Carril resbaladizo , o adherencia baja de la cabeza del carril , [1] [2] [3] es una condición de los ferrocarriles (vías férreas) donde la contaminación de la cabeza del carril hace que los trenes experimenten menos adherencia (agarre). Esto puede provocar que las ruedas patinen cuando el tren está tomando fuerza y que las ruedas patinen cuando el tren está frenando. La causa más común de contaminación son las hojas húmedas caídas que se encuentran y se adhieren a la superficie superior de los rieles de las vías del tren . La condición da como resultado una reducción significativa de la fricción.entre las ruedas y los rieles del tren y, en casos extremos, puede inutilizar temporalmente la vía. En Gran Bretaña, la situación se conoce coloquialmente como " hojas en la línea ".
Baja adherencia causada por la intemperie.
La contaminación de la cabeza de ferrocarril causada por las condiciones climáticas puede ocurrir en cualquier época del año.
La temporada de caída de las hojas causa la mayor interrupción de las operaciones ferroviarias. [4] En áreas boscosas fuertemente caducifolias como los estados americanos del Atlántico Medio , Nueva Inglaterra , muchas partes de Europa, incluido el Reino Unido, y el sur de Ontario, Canadá, puede surgir el problema. Cuando las hojas caen sobre una ruta ferroviaria, algunas se acumulan en la cabeza del carril y luego son fuertemente comprimidas por los trenes en una capa resbaladiza de baja fricción en el carril y en las huellas de las ruedas. Si el clima es húmedo, las hojas mojadas se adhieren al riel de manera muy efectiva. La corriente de aire provocada por el paso del tren hace que las hojas cercanas queden atrapadas en las corrientes de aire y se depositen más hojas en la cabeza del carril. La acumulación de este material es incremental y es lo suficientemente difícil como para que el paso normal de los trenes no lo desgaste rápidamente. [5] [6]
El invierno puede presentar problemas de baja adherencia cuando la nieve y el hielo se depositan en las líneas de conducción. [4] Al igual que con los vehículos de carretera, el hielo negro puede hacer que los trenes tengan dificultades al arrancar, o puede iniciar el deslizamiento de las ruedas durante el frenado.
Incluso el verano puede tener sus problemas. Una lluvia ligera después de un largo período de tiempo seco a veces puede causar condiciones de baja adherencia similares a las de la contaminación por caída de hojas. [7] Aunque el efecto es sólo a corto plazo, su imprevisibilidad puede provocar que ocurra un incidente significativo. Un rocío matutino puede tener el mismo efecto. [7]
Los frenos de disco se suman al problema
Antes de 1960, la mayoría de los vehículos ferroviarios usaban zapatas de freno para detener el tren aplicando presión sobre las huellas de las ruedas . Desde entonces, los frenos de disco se han utilizado cada vez más, lo que significa que ya no se produce la limpieza del material de la hoja comprimido de la banda de rodadura por abrasión. [8]
Falta de mantenimiento en el lado de la línea
En la era de las locomotoras de vapor , los árboles y otra vegetación del lado de la línea se cortaban regularmente para reducir el riesgo de que se incendiaran con las chispas de la locomotora. A medida que los ferrocarriles dejaron de utilizar la tracción a vapor, se dejó que este mantenimiento caducara y el crecimiento adicional resultante aumenta el suministro de hojas, lo que agrava el problema. [9]
Baja adherencia causada por insectos aplastados.
Hay muchas sustancias que pueden provocar una baja adherencia cuando se depositan en la cabeza del carril. En Victoria , Australia , las ruedas de los trenes que aplastaron las plagas de milpiés portugueses introducidos que cruzaban las vías, hicieron que el operador de trenes de pasajeros V / Line fuera penalizado con más de $ 700,000 por cancelaciones y poca puntualidad en un trimestre de 2001. [10] En 2009, el ferrocarril Las vías de Tallarook, en el centro de Victoria, también se vieron afectadas por una plaga de milpiés portuguesa, lo que provocó la cancelación de varios trenes. [11] Se sospecha que el aplastamiento de milpiés portugueses provocó un accidente entre dos trenes en Clarkson, cerca de Perth , Australia Occidental , en septiembre de 2013. [11]
En 1938 se informó de rieles resbaladizos causados por orugas en Queensland . [12] Las langostas aplastadas afectaron las operaciones ferroviarias de la Compañía de Ferrocarriles y Minería Otavi en África sudoccidental (actual Namibia ) en 1924.
Efectos
La pérdida de fricción entre las ruedas y el riel da como resultado una pérdida de fuerza de tracción: las ruedas comienzan a girar y, en algunos casos, el tren no puede moverse. Al frenar, una pérdida sustancial de fricción da como resultado una fuerza de frenado reducida. Las distancias de frenado son considerablemente más largas y, en casos extremos, las ruedas pueden incluso bloquearse y hacer que el tren se deslice. Las locomotoras modernas y las unidades múltiples están equipadas con protección contra el deslizamiento de las ruedas para contrarrestar las condiciones resbaladizas de los rieles. Las ruedas bloqueadas pueden autolimitar las zonas planas de los neumáticos de acero, especialmente si las ruedas aún se deslizan al llegar a una sección no grasosa del riel, por ejemplo, una que se haya lijado previamente. Esto hace que las ruedas se salgan de perfil (conocidas coloquialmente como 'llantas planas'), [13] lo que posteriormente conduce a vibraciones severas y la necesidad de volver a perfilar las ruedas o volver a ponerle neumáticos a un gran costo.
En casos extremos, la acumulación de material de hoja puede aislar eléctricamente las ruedas de los rieles, lo que resulta en una falla del equipo de señalización para detectar la presencia del tren . [4] Cuando el problema es grave, los actuadores de circuito de vía [14] instalados en los trenes pueden ayudar a aliviar el problema.
En el Reino Unido, se estimó que el problema de las hojas de otoño le costaba a la industria ferroviaria GBP 60 millones (USD 115 millones) al año. [15] [16]
Medidas de atenuación
Tratamiento de cabeza de carril
Las medidas de tratamiento generalmente involucran algún sistema para expulsar el depósito acumulado o para recubrirlo con un material de alta fricción. La voladura se lleva a cabo generalmente con chorros de agua, a menudo en combinación con un aparato de fregado mecánico. El método de recubrimiento generalmente implica depositar arena en una pasta sobre el riel; Dado que la arena puede agravar el riesgo de aislamiento no deseado, la mezcla de arena a veces contiene partículas metálicas. El recubrimiento se aplica desde trenes especiales [17] (coloquialmente denominados " trenes Sandite " después de que se aplicó la mezcla patentada original) y, en algunos casos, localmente mediante aplicadores manuales. [18]
Los aplicadores de gel de tracción instalados en el lado de la línea [19] que aplican líquido a la cabeza del carril cuando pasa un tren se instalan en lugares donde se produce regularmente una baja adherencia significativa, como en la aproximación a las estaciones.
Ambos procesos son efectivos por una duración limitada; el método de chorro es ineficaz tan pronto como cae la siguiente hoja; el método de deposición de arena es más duradero, aunque la lluvia suele eliminar rápidamente la arena depositada. Otro método es utilizar una chispa eléctrica de alto voltaje o plasma para volatilizar el material depositado, pero este método solo se ha utilizado experimentalmente, ya que se ve obstaculizado por el alto consumo de energía, el ruido y la degradación de los rieles. [2]
Lijadoras
Las locomotoras y unidades múltiples están equipadas con lijadoras que aplican una fina capa de arena seca en la cabeza del carril. Esto ayuda a la adherencia durante el frenado y la aceleración.
Protección contra deslizamiento de ruedas
El equipo de protección antideslizamiento de las ruedas (WSP) está instalado en los trenes de pasajeros para controlar el comportamiento de los juegos de ruedas en condiciones de baja adherencia. Cuando el tren está frenando, se comporta como el sistema ABS de los coches al soltar el freno de cualquier eje si detecta que se está bloqueando. WSP también puede controlar el sistema de tracción para evitar que las ruedas patinen al aplicar potencia.
Técnica de conducción
Cuando los trenes tienen dificultades para detenerse en condiciones de baja adherencia, el mayor riesgo es pasar una señal de peligro o "sobrepasar" una estación. En estos momentos, los conductores de trenes adoptan la "conducción defensiva", [4] que implica frenar antes y con más suavidad de lo habitual. Además, se aplica menos potencia al arrancar los trenes.
Antes de cada temporada de caída de hojas, muchas empresas de trenes organizan cursos de formación de baja adherencia [4] para sus conductores recién cualificados. Consiste en hacerse cargo de un tramo de línea durante un período de tranquilidad. Usando marcadores en el lado de la línea, cada conductor acelera su tren y luego hace un freno de servicio completo en condiciones normales de adherencia. Luego, la cabeza del carril se trata con un contaminante que tiene un bajo coeficiente de fricción . En la segunda carrera, el conductor experimentará el sonido y la sensación del tren deslizándose, y la distancia de frenado será considerablemente mayor.
Aunque esto solo proporciona una aproximación de cómo se comportará un tren durante una baja adherencia, asegura que el conductor pueda reconocer el inicio del deslizamiento de la rueda y conocerá las acciones correctas a tomar cuando ocurra.
En el Reino Unido, algunas compañías operadoras de trenes de pasajeros publican un horario especial de "caída de hojas" para permitir el tiempo adicional que requieren un frenado y una aceleración más ligeros.
Comunicación
Cualquier información sobre la ubicación y la gravedad de las condiciones de baja adherencia advertirá a los conductores de trenes sobre los problemas. En el Reino Unido existen varias fuentes;
- Los puntos negros regulares, conocidos como áreas de baja adherencia conocida, se publican en el apéndice seccional y forman parte del conocimiento de ruta de los conductores en el que se examinan.
- En algunos lugares se proporcionan letreros en el lado de la línea que muestran el inicio y el final de las áreas de baja adherencia regulares conocidas.
- El Rulebook [20] exige a los conductores que informen al señalador de inmediato sobre cualquier adherencia baja de la cabeza de riel en un lugar no publicado en el Apéndice seccional, o cualquier adherencia de riel excepcionalmente pobre en lugares que se publican en el Apéndice seccional.
- Después de recibir un informe de condiciones de baja adherencia, el señalizador se pondrá en contacto por radio con los conductores de los siguientes trenes para advertirles. Si es seguro hacerlo, el señalizador puede decirle al conductor que realice una parada de prueba controlada. [21] Ese conductor entonces detendrá el tren usando la fuerza de frenado apropiada a las condiciones normales para el clima y las condiciones en esa época del año, e informará al señalero.
Manejo de la vegetación
La remoción de árboles de hoja caduca en el lado de la línea es un método de manejo para controlar el problema; sin embargo, existe una resistencia política a esto en áreas pobladas.
América del norte
El ferrocarril resbaladizo ha creado graves interrupciones del servicio ferroviario, particularmente en las principales áreas metropolitanas como Nueva York o Boston . En noviembre de 2006, que fue culpado de aproximadamente un tercio de todos ferrocarril del Metro-Norte 's Hudson y Harlem líneas' turismos ser puesto fuera de servicio. [6] Durante el mismo período en Long Island Rail Road , casi el 25% de los vagones estaban fuera de servicio debido al riel resbaladizo. [15] [22]
En los EE.UU., Amtrak , la Autoridad de Transporte de la Bahía de Massachusetts , el sureste de Pennsylvania 's SEPTA , [23] Chicago ' s servicio de cercanías Metra , y MARC , que sirve de Baltimore y Washington, DC, tiene todos los retrasos reportados debido al ferrocarril resbaladiza. [5]
Los métodos para lidiar con rieles resbaladizos incluyen podar árboles, liberar arena en las ruedas del tren para tracción , chorro de agua a alta presión y, lo que es más costoso, el uso de ráfagas láser de alta potencia para despejar los rieles de hojas. [5] [24]
Metro-North ha diseñado un sistema denominado "Waterworld", que es un gran vagón de ferrocarril plano que hace estallar los rieles con chorros de agua a alta presión cuando el automóvil se mueve sobre él. [25]
New Jersey Transit ha utilizado un método similar, que ha demostrado ser eficaz. El dispositivo que utiliza se llama "Aqua-Track" que, mientras está conectado a un vagón de ferrocarril en movimiento, rocía agua a una presión de 20.000 psi (140 MPa) en la parte del riel donde se adhieren las hojas. [26] Desde que se introdujo este sistema en 2002, los retrasos debidos al deslizamiento de las ruedas se han reducido en más del 60%. [6]
El método de SEPTA Regional Rail para prevenir los rieles resbaladizos son los trenes de gel. Estos tres trenes rocían una mezcla de Sandita a alta presión sobre los rieles; En el otoño, los trenes de gel también limpian los rieles con el método de chorro de agua a alta presión antes de la aplicación del gel. Estos trenes constan de una lavadora a presión y un dispensador de gel montados en un vagón plano reconvertido y un vagón cisterna que transporta agua. Son tirados por un extremo por uno de los motores diesel de trabajo de SEPTA (o un diesel prestado de una línea corta local como el ferrocarril de West Chester ), y controlados en el otro extremo por una unidad de cabina LIRR "Power Pack" anterior (una antigua ALCO FA , el otro un ex EMD F7 ). Sin embargo, a partir de 2015; El FA y el F7 fueron retirados y reemplazados por coches de cabina Comet 1. [27] [28]
Reino Unido
En el Reino Unido, varias empresas ferroviarias cambian sus horarios y publican "horarios especiales de caída de hojas". [29] [30]
Durante el otoño, una flota de trenes de tratamiento de cabezas de riel (RHTT) [31] recorre la red utilizando chorros de agua a alta presión para limpiar la cabeza de riel. Estos trenes están programados para circular entre servicios diurnos programados, así como durante la noche, cuando una menor actividad ferroviaria puede permitir que se acumule la contaminación de la cabeza del carril.
La naturaleza críptica de las explicaciones de las compañías ferroviarias sobre los rieles resbaladizos y los fenómenos relacionados hizo que la frase "hojas en la línea" fuera una broma, [32] y, junto con variantes como " el tipo incorrecto de nieve ", es vista por los miembros de la público que no está familiarizado con el problema como excusa para un mal servicio. [33] [34]
Los árboles locales particularmente problemáticos incluyen el sicómoro , el tilo , el castaño dulce y de indias , el fresno y el álamo , que vuelven a crecer o se rebrotan después de cortarlos, y tienen hojas grandes y planas, que se adhieren a la línea y causan un riel resbaladizo severo. [32] Otros tipos de árboles que causan problemas son los árboles pioneros de crecimiento rápido o los que producen una cantidad sustancial de hojas. Los álamos son particularmente preocupantes porque tienden a mudar las extremidades. [35]
Un término corriente en 2003 para talar o cortar árboles cerca de las líneas fue "manejo de la vegetación en el lado de la línea". [35]
Países Bajos
El ferrocarril resbaladizo también es un problema en los Países Bajos, abordado por Nederlandse Spoorwegen (NS) y ProRail . [36] Para evitar el bloqueo de las ruedas, en algunas rutas los trenes deben frenar antes y acelerar más lentamente. Además, algunos trenes (de pasajeros) están equipados con equipos para aplicar gel Sandite en las vías. [37] En otoño de 2016, se aplicaron casi 90.000 litros (24.000 galones estadounidenses) de este gel en la red ferroviaria holandesa. [38] En el otoño de 2014, NS y ProRail anunciaron un piloto, en colaboración con la Universidad Tecnológica de Delft , para usar láseres para eliminar contaminaciones. [39]
Ver también
- Ferrocarril de adhesión
- Sandbox (ferrocarriles)
- Sandita
- Lijadoras de tranvía
- Tribología
Referencias
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