DESVÍOS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD.EVOLUCIÓN EN ESPAÑA

José Manuel Galindo EscribanoDir. Operaciones e Ingenieria ADIF

Madrid, 23 de octubre de 2012

INTRODUCCIÓN

Evolución del modelo ferroviario

Incremento en la demanda de velocidad, puntualidad, confort

Incremento de los costes de mantenimiento y explotación

ALTA VELOCIDAD Redefinición del sistema ferroviario

Equilibrar Rentabilidad / Servicio / CosteAumentar prestaciones sin aumentar costes

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 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 hormigónSujeción 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 aguja-

contraaguja

Accionamientos individuales múltiples

LA LÍNEA MADRID – SEVILLA. AÑOS 90

Concepto de geometríaSe 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

Se hacen necesarias mejoras encaminadas a:

Reducción del mantenimiento

Aumento de la fiabilidad

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

EVOLUCIÓN HACIA EL DESVÍO ELÁSTICO – LÍNEA MADRID-LÉRIDA. AÑO 2000Las experiencia en los desvíos de la línea Madrid-Sevilla aconseja la evolución de los desvíos para solucionar ploblemas y carencias detectados en la explotación:

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)

APROVECHAMIENTO DE EXPERIENCIAS

+

INCORPORACIÓN DE AVANCES

TECNOLÓGICOS

ELASTICIDAD (mejorar reparto de cargas, reducir

sobrecargas dinámicas, evitar vibraciones)

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)

Resbaladera recubierta de molibdeno

Resbaladera con rodillos incorporados

Corazón monobloque con punta móvil

MEJ

OR

AS

INTR

OD

UC

IDA

SM

EJO

RA

S IN

TRO

DU

CID

AS

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 HACIA EL DESVÍO ELÁSTICO – LÍNEA MADRID-LÉRIDA. AÑO 2000

Prud’homme

Desviación típica de las sobrecargas dinámicas

V Velocidad de circulación del vehículo en km/hb: Defectos de la vía y del vehículo en onda cortamNS: masa no suspendida del vehículo en tk: rigidez vertical de la vía en t/mm

)(100

45,0)( εγσ ⋅⋅⋅⋅⋅=Δ kmbVNSQNS

COMPORTAMIENTO ELÁSTICO DE LA VÍA.

Conclusiones para un diseño que reduzca los sobreesfuerzos por cargas dinámicas:

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).

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).

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

Mejorar la calidad geométrica de la vía; especialmente en lo referente a sus parámetros medidos en

longitudes de onda corta (hasta 3 m).

Mejorar la calidad de rodadura, mediante el amolado del carril y el mantenimiento de los ejes de los

vehículos.

Aumentar la elasticidad de la vía.

Evolución de las sobrecargas para distintas rigideces y calidad de vía para V=300 km/h

0

2

4

6

8

10

12

14

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20

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)

Sobrecarga dinám

ica (t)

Qdin (b=0,5)

Qdin (b=0,75)

Qdin (b=1)

PARPARÁÁMETROS GEOMMETROS GEOMÉÉTRICOSTRICOSVelocidad 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

EVOLUCIÓN HACIA EL DESVÍO ELÁSTICO – LÍNEA MADRID-LÉRIDA. AÑO 2000

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)

MEJORAS SOBRE EL MODELO MADRID-LLEIDA. AÑO 2006

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 .

Existen numerosos modelos de desvíos de tres

hilos dentro de los cuales se ha desarrollado una

generación de aparatos de altas prestaciones.

En resumen estos aparatos permiten una velocidad

máxima de paso por directa de 220 km/h y de hasta

100 km/h por desviada, equipando traviesa de

hormigón y carril 60 E1.

NUEVOS DESVÍOS DE ALTA VELOCIDAD DE ADIF. AÑO 2011

Necesidad de reducción de costesEscalada de precios de suministradores externosCapacidad técnica de la industria españolaExperiencia 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)

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.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

NUEVOS DESVÍOS DE ALTA VELOCIDAD DE ADIF. AÑO 2011

NUEVOS DESVÍOS DE ALTA VELOCIDAD DE ADIF. AÑO 2011

GraciasGracias porpor susu atenciatencióónn