Existe uma relação direta entre a resistência ao empeno e a resistência ao deslocamento transversal (RDT). Devido à expansão térmica, altas temperaturas levam a altas forças longitudinais na via. O tráfego ferroviário causa forças horizontais adicionais, especialmente em curvas e em linhas de alta velocidade ou de cargas pesadas. Se a RDT for muito baixa, essas forças farão a grade da via entortar lateralmente.
As intervenções no leito de lastro como parte de trabalhos da superestrutura reduzem a RDT naturalmente. Sem medidas adicionais, o risco de empeno aumenta significativamente. Como a RDT depende fortemente do estado de compactação do lastro e das áreas de contato entre os dormentes e o lastro, a estabilização dinâmica da via é a medida escolhida para restaurar rapidamente a resistência ao empeno.
Eliminação das restrições de inserções durante o verão.
Até agora, só era possível realizar a manutenção da via no Japão com máquinas socadoras oito meses por ano, porque o risco de empeno da via após a socaria era muito grande durante os quatro meses de verão. Com a ajuda do estabilizador dinâmico de via DGS, a RDT necessária pode ser garantida depois do trabalho com uma máquina socadora. O DGS integrado na máquina estabelece a RDT, minimizando assim o risco de empeno da via. As restrições operacionais de verão podem ser reduzidas ou mesmo completamente eliminadas, o que aumenta significativamente a lucratividade e a produtividade da máquina.
“Não ter mais que restringir o trabalho no verão é muito importante para nós. A introdução do DGS possibilita uma revolução no nosso plano de manutenção. Tanto o plano de uso quanto o plano de manutenção das máquinas agora podem ser projetados com mais flexibilidade.”
Qualquer intervenção em um leito de lastro existente que tenha sido compactado pelo tráfego reduz a compacidade e a homogeneidade da estrutura de lastro e, portanto, a estabilidade da geometria da via. Sendo assim, depois de trabalhar sem estabilização subsequente da via, restrições de velocidade geralmente precisam ser ordenadas até que o lastro se consolide novamente devido ao novo início da carga operacional e até que a RDT necessária seja restaurada.
A estabilização dinâmica da via antecipa a consolidação inicial do lastro que, de outra forma, teria de ser alcançada pela carga operacional. Estudos mostraram que isso resulta em um aumento imediato da RDT equivalente a pelo menos 100.000 Lt. *
*Veja, entre outros:
S. Feurig, W. Stahl, S. Freudenstein, B. Antony, F. Auer: Vom Feld ins Labor – der Dynamische Gleisstabilisator auf dem Prüfstand (Der Eisenbahningenieur, maio de 2020);
Isso significa que os trechos de marcha lenta podem ser completamente eliminados ou fortemente reduzidos no tempo. O trecho pode ser aberto imediatamente após a manutenção na velocidade permitida da linha, sem reduzir a capacidade da linha. Por essa razão, a estabilização dinâmica da via tornou-se indispensável, especialmente na construção, na manutenção e na renovação de linhas de alta velocidade.
As vibrações transmitidas à superestrutura pelo tráfego ferroviário formam um espectro complexo em termos de frequência de vibração e amplitude, com todos os seus efeitos negativos na via e no lastro. As pedras de lastro se arranjam de maneira descontrolada para formar um pacote denso. Embora isso aumente a estabilidade, também leva a recalques iniciais desiguais.
A estabilização dinâmica da via antecipa esses recalques iniciais de maneira direcionada e controlada. Devido à sua frequência, amplitude e direção (horizontal em vez de vertical), a vibração controlada com precisão garante uma compactação praticamente sem força e, portanto, suave.
Economia significativa de custo e tempo através do DGS
De acordo com a DB Netz AG e da Deutsche Gleis- und Tiefbau GmbH, o DGS representou um fator-chave na otimização do processo. Utilizada após a troca do dormente, a máquina colocou uma carga na via correspondente a 100.000 lt. Como resultado, as viagens de carga/ferroviárias normalmente necessárias podem ser dispensadas. A estabilidade da geometria da via imediatamente após a operação do DGS permitiu uma velocidade máxima imediata de 160 km/h.
(Baseado no relatório da obra “Strecke Hamburg-Berlin wieder fit für den Hochgeschwindigkeitsverkeh”, Der Eisenbahningenieur, setembro de 2009)
A estabilização dinâmica da via durante trabalhos da superestrutura antecipa o recalque inicial de forma uniforme. Em combinação com a homogeneização da estrutura de lastro, isso leva a uma redução de recalques irregulares e descontrolados durante a operação ferroviária, o que significa que a qualidade da geometria da via é mantida em alto nível por um longo período de tempo.
Além disso, um leito de lastro compactado homogeneamente dissipa as forças dinâmicas do tráfego ferroviário na infraestrutura de maneira mais uniforme, o que também tem um efeito positivo na estabilidade da geometria da via.
Valores empíricos mostram que a estabilização dinâmica da via resulta em um aumento nos ciclos de manutenção de até 30%.
A qualidade inicial é decisiva para a vida útil. Por isso, atenção especial deve ser dada à homogeneização já na construção do leito de lastro. Isso é melhor alcançado pela compactação camada por camada na qual cada camada individual de lastro é compactada imediatamente após o preenchimento usando a estabilização dinâmica da via. Essa é a única forma de se beneficiar plenamente dos efeitos positivos em termos da extensão dos ciclos de manutenção e da vida útil da via.
Economia significativa de custos na Conrail.
A utilização do DGS permitiu inicialmente reduzir os trechos de velocidade reduzida nas vias trabalhadas de 72 horas para a passagem de apenas três trens. Como outro impacto econômico significativo na manutenção da via, foi possível estender os intervalos de manutenção nas linhas principais de três para quatro anos por meio do uso do DGS.
“O uso do estabilizador dinâmico de via permitiu que a Conrail reduzisse o tempo de velocidade reduzida em um trecho de trilho socado de 72 horas para a passagem de três trens. Além disso, o uso do estabilizador dinâmico de via, conforme indicado pelos dados coletados pelo carro de geometria da via,, permitiu à Conrail estender os ciclos de manutenção em muitas áreas das linhas principais de 3 para 4 anos.” (J. R. Clark, seminário Brasil, julho de 1995)
As cargas operacionais introduzidas no leito pelo dormente são dissipadas no subsolo através das áreas de contato dos grãos de lastro. No entanto, isso não acontece em linha reta, mas através de caminhos de força formados aleatoriamente. Quanto mais homogênea a estrutura e quanto maior a compacidade do lastro, maior o número de áreas de contato tanto entre os grãos quanto entre o dormente e o lastro. Como resultado, as forças são dissipadas de maneira mais uniforme, o que reduz a carga mecânica na estrutura do lastro e aumenta a vida útil.
Um cálculo comparativo usando o exemplo da linha Westbahn mostra os benefícios da estabilização dinâmica da via em relação à vida útil da via:
ao usar o DGS, cada ciclo de socaria pode ser estendido em 30% ao longo da vida útil sem perda de qualidade. Sem qualquer perda de qualidade, essa extensão leva a um aumento da vida útil da via de 10% (experiência ÖBB), isto é, uma extensão da duração da posição geométrica de 32 para 35 anos.
(Baseado nos trabalhos do Univ.-Prof. DI Dr. Peter Veit, Diretor do Instituto de Engenharia Ferroviária e Economia dos Transportes da Universidade Técnica de Graz)
