Medición de la geometría de la vía

Para la medición, el registro y el análisis de la geometría de la vía, cada uno de los vehículos de medición de Plasser & Theurer equipa el sistema de medición sin contacto de la geometría de vía INAV, con navegación por GPS integrada y medición óptica doble del ancho de vía.



Con este sistema se miden los siguientes parámetros: nivelación longitudinal del carril izquierdo y el derecho, altura de flechas del carril izquierdo y el derecho, ancho de vía (medición doble), nivelación transversal de los carriles, alabeo, curvatura y radio de curva, nivelación longitudinal y la posición mediante GPS.

Asimismo se miden y registran la velocidad de desplazamiento (velocidad del vehículo de medición), la distancia (recorrido), la marcación de eventos (túneles, puentes, etc.) y la temperatura ambiente.

Los componentes de hardware

El sistema de medición de la geometría de vía INAV consta de las siguientes unidades: el sistema de medición inercial (IMU), dos sistemas de medición óptica del ancho de vía (Dual OGMS) y la instalación de navegación (computadora de navegación con receptor GPS integrado, antena GPS).

El vehículo de medición está equipado con un bastidor de medición fijado en los cuatro cojinetes del eje del bogie portante. Sobre el bastidor están montados tanto el sistema IMU como los cuatro sensores para la medición doble del ancho de vía. Todos los componentes tienen un diseño extremadamente robusto. Esta disposición permite guiar de forma constante el bastidor, el IMU y los sensores en paralelo, con lo que se puede emplear el bastidor de medición como plano de referencia para la medición.

Como el bogie somete la vía a presión durante la marcha de medición, esta disposición garantiza una medición de la geometría en condiciones reales. No es necesaria la compensación de los recorridos de la suspensión o de los movimientos de la caja del vehículo. El sistema garantiza una alta precisión, incluso a velocidades de medición muy reducidas.

Medición inercial precisa gracias al sistema de navegación integrado

Para lograr datos precisos de la geometría, los sistemas de medición inerciales convencionales necesitan velocidades mínimas, dependiendo de las longitudes de onda que se vayan a medir. Esta velocidad mínima es de 27 km/h para longitudes de onda de 30 m e incluso de 135 km/h para ondas de 150 m. En un recorrido real, esta velocidad mínima de medición no siempre puede garantizarse. Cuando la velocidad máxima del tramo no admite la velocidad mínima de medición, o cuando el vehículo elegido no puede alcanzar la velocidad mínima, se producen lagunas en los registros.

Plasser & Theurer evita estos problemas recurriendo al sistema de medición inercial con navegación integrada. Ha sido esta innovación la que ha hecho posible el empleo generalizado de la medición inercial. La unidad de medición no tiene partes móviles y es, por tanto, muy robusta. Está unida por medio de un bastidor directamente a los cojinetes de los ejes, es decir, la geometría de la vía se obtiene de manera directa. La combinación de la medición inercial y la medición por navegación ofrece datos precisos tanto a velocidades altas como a velocidades bajas. El registro de los datos además es tridimensional por lo que, aparte de los valores geométricos habituales, también puede registrarse la nivelación longitudinal de la vía.

El IMU se guía, por tanto, en todo momento a una distancia vertical constante con respecto a los carriles. El sistema dispone de tres captadores de aceleración, así como de tres transmisores de giro para medir las modificaciones angulares. Mediante el registro de los movimientos durante la marcha, el IMU suministra las coordenadas de una curva espacial, que representa con toda precisión la posición exacta de la vía en el espacio. Dos sistemas de medición del ancho de vía, montados en el bastidor de medición a una distancia de un metro uno del otro, constituyen la referencia horizontal entre el IMU y los carriles. El registro de la geometría de vía como curva espacial es una premisa imprescindible para la correcta evaluación del estado de la vía en tramos de alta velocidad. Una simple medición de la altura de flechas no sería, en ningún caso, suficiente.

Sincronización automática con los datos geográficos del GPS

Para una medición fiable es absolutamente necesario obtener un posicionamiento geográfico lo más preciso posible de los resultados de la medición. La marcación manual mediante teclas ofrece una precisión aproximada de 6 metros y, en determinadas condiciones, por ejemplo de noche, no puede emplearse.

La sincronización geográfica diferencial GPS (DGPS) es un elemento integrado en el sistema de medición de la geometría de vía INAV de Plasser & Theurer. Alimenta de forma completamente automática los datos de medición con las posiciones geográficas precisas, haciendo innecesaria la sincronización manual.

La inclusión de datos DPGS permite conseguir una precisión de 0,4 metros, incluso de noche. Las coordenadas GPS provienen del receptor o, en caso de no disponerse de cobertura (p. ej. en túneles), del IMU, hasta que vuelva a obtenerse cobertura. Para la posterior localización de puntos con errores es necesario un receptor GPS comercial. La señal del GPS además se utiliza para la compensación del efecto de la rotación terrestre sobre el IMU.

Representación de los datos de la geometría de la vía

El sistema de cálculo de a bordo registra todos los datos de la curva espacial. El sistema de medición del recorrido determina la sensibilidad de medición. Suministra 10.000 impulsos por cada giro de la rueda. Dependiendo del recorrido (ajustable por el operario, p. ej. cada 25 cm), el sistema de cálculo requiere los datos de medición de los subsistemas y los registra en una base de datos. Para ello, el sistema de navegación suministra de forma sincronizada los datos geográficos precisos, que también quedan registrados en la base de datos.

Todos los parámetros necesarios de la geometría de la vía se derivan de esta curva espacial, localizada geográficamente con toda precisión. De forma simultánea se emite en tiempo real un informe sobre la trasgresión de los valores límite en el que se incluyen todos los valores de medición que se encuentran fuera de las tolerancias definidas.

Medición de alta precisión en condiciones reales

Una de las exigencias esenciales en la medición de vías es el registro del estado de la vía cuando está sometida a cargas, ya que con la vía en reposo no se obtiene información sobre el comportamiento real de la vía cuando tiene que soportar las solicitaciones del servicio normal.

La disposición de los sensores de medición en el bastidor, montado de forma fija en el bogie, cumple con estas exigencias, ya que la vía se mide cuando está sometida a la carga provocada por el vehículo de medición.

Se han documentado las siguientes precisiones de registro:

  • Peralte / nivelación transversal 2,0 mm
  • Alabeo 1,0 mm
  • Nivelación longitudinal (longitud de onda 3–25 m) 0,5 mm
  • Altura de flechas (longitud de onda 3–25 m) 1,0 mm
  • Ancho de vía 1,0 mm

Medición de la vía independiente de la velocidad

El sistema de medición de geometría de vía INAV de Plasser & Theurer está en disposición de medir a cualquier velocidad, hasta un máximo de 300 km/h. No requiere una velocidad mínima para funcionar de forma correcta, tal y como ocurre con los métodos tradicionales.

Ventaja flexibilidad

Una ventaja esencial del sistema de medición de geometría de vía INAV de Plasser & Theurer consiste en la flexibilidad prácticamente ilimitada que ofrece a la hora de representar los datos de medición. Puede mostrar, por ejemplo, la alineación y nivelación longitudinal de ambos carriles de forma simultánea, tanto como curvas espaciales con tres longitudes de onda cualquiera, como en tres longitudes de cuerda de libre elección. Todos y cada uno de los parámetros pueden visualizarse durante la marcha de medición en cualquiera de las posibles combinaciones y en cualquier terminal que esté conectado. El software ofrece más de 100 posibilidades de cálculo específicas para vías. Asimismo es posible emular los sistemas de medición precedentes cuando éstos emplean otros principios técnicos, todo ello también en tiempo real. De esta forma se posibilita la comparación de registros anteriores con los datos actuales.

* GPS diferencial

Ventajas del sistema de medición de la geometría Plasser & Theurer

  • Medición de alta precisión en condiciones reales
  • Medición de la vía independiente de la velocidad
  • Conformidad con la Euronorma 13848
  • Visualización de los datos de geometría de la vía
  • Sincronización automática con los datos geográficos del GPS
  • Flexibilidad del sistema
  • Referenciado a datos más antiguos de máquinas utilizadas anteriormente
  • Representación simultánea de los datos geométricos de la vía como cuerdas y como curvas espaciales