¿Qué utilidad tiene la estabilización dinámica de vía?

Un plus en seguridad a un coste menor

Mayor seguridad contra los pandeos

Existe una correlación directa entre la seguridad contra los pandeos y la resistencia lateral (RL). Las altas temperaturas provocan unas fuerzas longitudinales elevadas en la vía debido a la dilatación térmica. Adicionalmente, las circulaciones generan fuerzas horizontales, sobre todo en las curvas y líneas de alta velocidad o de transporte pesado. En caso de que la resistencia lateral sea demasiado baja, estas fuerzas producen una deformación lateral en el emparrillado de vía.

Cualquier intervención en el lecho de balasto en el marco de trabajos de conservación reduce, como es natural, la resistencia lateral. Sin la adopción de medidas adicionales, el riesgo de pandeos aumenta considerablemente. Debido a que la RL depende en gran medida del estado de compactación del balasto, así como de las superficies de contacto entre traviesa y balasto, la elección de la estabilización dinámica de vía como método para el rápido restablecimiento de la seguridad contra pandeos es lo más indicado.

La estabilización dinámica de vía resulta ser la medida más adecuada para restablecer la seguridad contra pandeos después de cualquier intervención en el lecho de balasto.



Aumento de la RL bajo las cargas de las circulaciones después de una renovación de vía | Fuente: Informe 55624, Bundes-Versuchsanstalt Minden/Westfalia


Ventajas económicas

Japón

Eliminación de la restricción estival a los trabajos de bateo.

Hasta ahora, en Japón solo se podía trabajar con bateadoras durante ocho meses al año, ya que en los cuatro meses de verano el riesgo de pandeos tras el bateo resultaba demasiado grande. Pero con la ayuda del DGS es posible restablecer la resistencia lateral requerida después de cualquier intervención realizada mediante bateadora. El DGS integrado en la máquina restablece la resistencia lateral y minimiza así el riesgo de pandeos. De este modo, es posible reducir o incluso eliminar por completo las restricciones estivales, lo que incrementa considerablemente la rentabilidad y la productividad de las máquinas.

"Para nosotros, la eliminación de las restricciones al trabajo en verano es de suma importancia. La llegada del DGS supone una revolución en nuestro plan de mantenimiento. Tanto la planificación de las intervenciones como la del mantenimiento de las máquinas ahora se puede diseñar de forma mucho más flexible."

Yoshio Hasegawa, JR West

Reducción de los tramos con limitaciones de velocidad

Cualquier intervención en un lecho de balasto existente y compactado por las circulaciones reduce la densidad y la homogeneidad de la estructura del balasto y, por tanto, la estabilidad de la posición de vía. De ahí, que después de una conservación sin estabilización de vía posterior a menudo resulte necesario establecer limitaciones de velocidad, hasta que el balasto se haya vuelto a consolidar por la reanudación del tráfico ferroviario y las cargas correspondientes hayan restablecido la resistencia lateral requerida.

La estabilización dinámica de vía anticipa la consolidación inicial del balasto que, de otro modo, tendría que alcanzarse mediante las cargas por circulaciones. Diversos estudios han demostrado que se consigue un aumento inmediato de la resistencia lateral equivalente a un mínimo de 100.000 tm *.

* Véase también, entre otros:
S. Feurig, W. Stahl, S. Freudenstein, B. Antony, F. Auer: Vom Feld ins Labor – der Dynamische Gleisstabilisator auf dem Prüfstand (Der Eisenbahn-ingenieur, mayo de 2020)

K. Rießberger, R. Wenty: 40 Jahre „dynamische Gleisstabilisation“ (EIK – Eisenbahningenieur-Kompendium 2015, págs. 55-76, DVV Media Group GmbH | Eurailpress, Hamburgo)

El DGS anticipa la consolidación inicial del balasto.
El asentamiento de la vía en función de las cargas por circulaciones | Fuente: ORE D117, Serie de ensayos PKP


Así, las limitaciones de velocidad se pueden suprimir por completo o acortar considerablemente su duración. Es posible volver a circular sobre el tramo a la velocidad máxima admisible inmediatamente después de haber terminado con los trabajos de conservación, sin ningún tipo de restricciones operativas. Por este motivo, la estabilización dinámica de vía se ha convertido en un elemento indispensable en la construcción, el mantenimiento y el saneamiento de las líneas de alta velocidad.

Gracias a la eliminación de las limitaciones de velocidad, la capacidad operativa de la línea no sufre alteración alguna después de la realización de trabajos de vía.

Un concepto clave: el asentamiento inicial

Las vibraciones transmitidas a la superestructura por el tráfico ferroviario abarcan un complejo espectro de frecuencias y amplitudes, con todo lo que ello implica en términos de efectos negativos para la vía y el balasto. Las piedras de balasto se reorganizan sin control hasta formar una densa masa apelotonada. Si bien esto incrementa la estabilidad, también genera unos asentamientos iniciales muy irregulares.

La estabilización dinámica de vía anticipa estos asentamientos iniciales de forma dirigida y controlada. Las vibraciones reguladas con precisión garantizan una compactación prácticamente sin fuerza y, por tanto, cuidadosa, gracias a su particular frecuencia, amplitud y dirección (horizontal en vez de vertical).

Ventajas económicas

Alemania

Un ahorro significativo en costes y tiempo gracias al DGS.

Según afirmaciones de DB Netz AG y Deutsche Gleis- und Tiefbau GmbH, el DGS fue un factor fundamental en la optimización de sus procesos. Al utilizar la máquina después de una sustitución de traviesas, se generaba una carga sobre la vía equivalente a 100.000 tm. Esto permitió prescindir de las hasta entonces habituales circulaciones para el restablecimiento de la compactación. La estabilidad de la posición de vía directamente después de la aplicación del DGS permitió circular de inmediato a una velocidad máxima de 160 km/h.

(Basado en el informe de obra "Strecke Hamburg-Berlin wieder fit für den Hochgeschwindigkeitsverkehr", Der Eisenbahningenieur, septiembre de 2009)

Prolongación de los intervalos de conservación

La estabilización dinámica realizada en el marco de trabajos de conservación anticipa los asentamientos iniciales de forma homogénea. En combinación con la homogeneización de la estructura del balasto, esto se traduce en una reducción de los asentamientos incontrolados e irregulares durante la circulación de trenes, lo que mantiene la calidad de la posición de vía durante más tiempo a un alto nivel.

Ejemplo de una serie de mediciones: mejora media de los coeficientes de calidad de la vía con respecto a su estado antes del bateo, medidos con un vehículo de auscultación de superestructura OMWE.

Además, un lecho de balasto compactado de forma homogénea transmite las cargas dinámicas del tráfico ferroviario de forma más uniforme hacia la plataforma, lo que también repercute positivamente en la durabilidad de la posición de vía.

Una transmisión más uniforme de las cargas dinámicas en un lecho de balasto compactado homogéneamente mejora la durabilidad de la posición de vía.

La experiencia demuestra que la estabilización dinámica de vía se traduce así en una prolongación de los intervalos de conservación de hasta un 30 %.

Consejo de experto

La calidad inicial del lecho de balasto es determinante para su vida útil. Por ello, ya en la fase de construcción hay que prestar especial atención a su homogeneización. La mejor manera de conseguirla es a través de una compactación capa por capa, en la que cada capa de balasto individual se compacta inmediatamente después del embalastado mediante la estabilización dinámica de vía. Solo así se podrá disfrutar del pleno potencial de efectos positivos en materia de prolongación de los intervalos de conservación y vida útil de la vía.

Ventajas económicas

EE.UU.

Considerable ahorro de costes en Conrail.

La utilización del DGS permitió, en un primer momento, sustituir las limitaciones de velocidad en los tramos conservados de 72 horas por la circulación de solo tres trenes. Otro efecto económico importante registrado en el marco del mantenimiento de vía fue que la aplicación del DGS permitió ampliar los intervalos de conservación en las líneas principales de tres a cuatro años.

„The use of the Dynamic Track Stabilizer allowed Conrail to reduce the length of time a slow order was required to be left on a tamped stretch of track from 72 hours to the passage of three trains. In addition, the use of the Dynamic Track Stabilizer, as indicated by data collected by the Track Geometry Car, has allowed Conrail to extend the surfacing cycles in many areas of the main lines from 3 to 4 years.“ (J. R. Clark, seminario en Brasil, en julio de 1995)

Prolongación de la vida útil del lecho de balasto

Las cargas por circulaciones transmitidas al lecho de balasto a través de las traviesas se transfieren a la plataforma por medio de las superficies de contacto de las piedras de balasto. No obstante, esto no ocurre en línea recta, sino siguiendo unas trayectorias de fuerza aleatorias. Cuanto más homogénea sea la estructura y mayor su densidad, mayor superficie de contacto habrá entre las piedras y también entre las traviesas y el balasto. Así, la transmisión de las cargas se produce de forma más uniforme, lo que reduce las solicitaciones mecánicas de la estructura del balasto y aumenta su vida útil.

La transmisión de las cargas por circulaciones se produce siguiendo unas trayectorias de fuerza aleatorias. Cuanto más homogénea sea la estructura del balasto, tanto más uniforme será la transmisión de cargas. | Fuente: H. Kruse: Modellgestützte Untersuchungen der Gleisdynamik und des Verhaltens von Eisenbahnschotter, tesis doctoral, Universidad de Hannover, 2002


El aumento de las superficies de contacto reduce la carga sobre el balasto y prolonga la vida útil.

Ventajas económicas

Austria

Un cálculo comparativo en el ejemplo de la línea "Westbahnstrecke" muestra las ventajas de la estabilización dinámica para la vida útil de la vía:

Gracias a la aplicación del DGS, es posible prolongar, sin pérdida de calidad, los intervalos entre ciclos de bateo en un 30% a lo largo de la vida útil. Esta prolongación implica, sin pérdida de calidad, la ampliación de la vida útil de la vía en un 10 % (según experiencias de ÖBB), es decir, el aumento de la durabilidad de 32 a 35 años.

(Sobre la base de los trabajos de Univ.-Prof. DI Dr. Peter Veit, director del Instituto de Ingeniería Ferroviaria y Economía del Transporte de la Universidad Técnica de Graz)

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