Una vía de ferrocarril ( inglés británico y terminología UIC ) o vía férrea ( inglés americano ), también conocida como vía de tren o vía permanente (a menudo " perway " [1] en Australia), es la estructura de una vía férrea o vía férrea que consta de la Rieles , elementos de fijación , durmientes (traviesas, inglés británico) y balasto (o vía en placa ), además de la subrasante subyacente . Permite que los trenes se muevan proporcionando una superficie confiable sobre la que ruedan sus ruedas. Las primeras vías se construyeron con rieles de madera o hierro fundido y traviesas de madera o piedra; Desde la década de 1870, los rieles se han fabricado casi universalmente de acero.
El primer ferrocarril en Gran Bretaña fue el Wollaton Wagonway , construido en 1603 entre Wollaton y Strelley en Nottinghamshire. Utilizaba raíles de madera y fue el primero de alrededor de 50 tranvías con raíles de madera construidos durante los siguientes 164 años. [2] Estos primeros tranvías de madera solían utilizar rieles de roble o haya, sujetos a traviesas de madera con clavos de hierro o madera. Se colocaban grava o piedras pequeñas alrededor de las traviesas para mantenerlas en su lugar y proporcionar una pasarela para las personas o los caballos que movían los carros a lo largo de la vía. Los rieles generalmente tenían aproximadamente 3 pies (0,91 m) de largo y no estaban unidos; en cambio, los rieles adyacentes se colocaban sobre una traviesa común. Los rieles rectos podrían inclinarse en estas uniones para formar una vía curva primitiva. [2]
Los primeros rieles de hierro colocados en Gran Bretaña se realizaron en Darby Ironworks en Coalbrookdale en 1767. [3]
Cuando se introdujeron las locomotoras de vapor , a partir de 1804, la vía entonces en uso resultó demasiado débil para soportar el peso adicional. La locomotora pionera de Richard Trevithick en Pen-y-darren rompió la vía de la plataforma y tuvo que ser retirada. A medida que las locomotoras se generalizaron en las décadas de 1810 y 1820, los ingenieros construyeron formaciones de vías rígidas, con rieles de hierro montados sobre traviesas de piedra y sillas de hierro fundido que las mantenían en su lugar. Esto resultó ser un error y pronto fue reemplazado por estructuras de vías flexibles que permitían cierto grado de movimiento elástico cuando los trenes pasaban sobre ellas. [2]
Tradicionalmente, las vías se construyen utilizando rieles de acero de fondo plano colocados y clavados o atornillados en traviesas de madera o de hormigón pretensado (conocidas como traviesas en América del Norte), con lastre de piedra triturada colocado debajo y alrededor de las traviesas. [4] [5]
La mayoría de los ferrocarriles modernos con mucho tráfico utilizan rieles soldados continuamente que se fijan a las traviesas con placas de base que distribuyen la carga. Cuando se utilizan traviesas de hormigón, normalmente se coloca una almohadilla de plástico o goma entre el riel y la placa de anclaje. El riel generalmente se fija a la traviesa con sujetadores elásticos, aunque en América del Norte se utilizan ampliamente puntas cortadas . Durante gran parte del siglo XX, las vías del ferrocarril utilizaron traviesas de madera blanda y rieles articulados, y una cantidad considerable de estas vías permanece en rutas secundarias y terciarias.
En América del Norte y Australia, los rieles de fondo plano generalmente se sujetaban a las traviesas con púas para perros a través de una placa de sujeción plana. En Gran Bretaña e Irlanda, los rieles de cabeza de toro se transportaban en sillas de hierro fundido clavadas a las traviesas. En 1936, London, Midland and Scottish Railway fue pionera en la conversión al ferrocarril de fondo plano en Gran Bretaña, aunque líneas anteriores lo habían utilizado en cierta medida. [2]
Al principio se utilizaron carriles articulados porque la tecnología actual no ofrecía ninguna alternativa. Sin embargo, la debilidad intrínseca para resistir la carga vertical da como resultado que el lastre se deprima y se impone una gran carga de trabajo de mantenimiento para evitar defectos geométricos inaceptables en las juntas. Las juntas también necesitaban ser lubricadas y el desgaste en las superficies de contacto de la eclisa (barra de unión) debía rectificarse mediante cuñas. Por este motivo, las vías articuladas no son económicamente apropiadas para ferrocarriles con mucho tráfico.
Las traviesas de madera se encuentran entre muchas maderas disponibles y, a menudo, se tratan con creosota , arseniato de cobre cromado u otros conservantes de la madera. Las traviesas de hormigón pretensado se utilizan a menudo cuando la madera es escasa y el tonelaje o las velocidades son elevados. El acero se utiliza en algunas aplicaciones.
El lastre de la vía suele ser piedra triturada, y su finalidad es sostener las traviesas y permitir cierta adaptación de su posición, permitiendo al mismo tiempo el libre drenaje.
Una desventaja de las estructuras de vía tradicionales es la gran demanda de mantenimiento, en particular de revestimiento (apisonado) y revestimiento para restaurar la geometría de vía deseada y la suavidad de marcha del vehículo. La debilidad de la subrasante y las deficiencias de drenaje también provocan elevados costes de mantenimiento. Esto se puede solucionar utilizando vías sin lastre. En su forma más simple, consiste en una losa continua de concreto (como la estructura de una carretera) con los rieles apoyados directamente en su superficie superior (usando una plataforma elástica).
Hay varios sistemas propietarios; Las variaciones incluyen una losa continua de hormigón armado y el uso de unidades prefabricadas de hormigón pretensado colocadas sobre una capa base. Se han propuesto muchas permutaciones de diseño.
Sin embargo, las vías sin balasto tienen un coste inicial elevado y, en el caso de los ferrocarriles existentes, la modernización requiere el cierre de la ruta durante un largo período. Su costo de vida útil puede ser menor debido a la reducción del mantenimiento. La vía en balasto suele considerarse para rutas nuevas de muy alta velocidad o de muy alta carga, en extensiones cortas que requieren resistencia adicional (por ejemplo, estaciones de ferrocarril), o para reemplazos localizados donde existen dificultades excepcionales de mantenimiento, por ejemplo en túneles. La mayoría de las líneas de transporte rápido y los sistemas de metro con neumáticos utilizan vías sin lastre. [6]
Los primeros ferrocarriles (c. 1840) experimentaron con vías de soporte continuo , en las que el riel se apoyaba a lo largo de su longitud, con ejemplos que incluyen el camino de obstáculos de Brunel en el Great Western Railway , así como su uso en Newcastle y North Shields Railway , [7] en el ferrocarril de Lancashire y Yorkshire según un diseño de John Hawkshaw , y en otros lugares. [8] Otros ingenieros también promovieron los diseños de rodamientos continuos. [9] El sistema se probó en el ferrocarril de Baltimore y Ohio en la década de 1840, pero se descubrió que era más costoso de mantener que el ferrocarril con traviesas cruzadas . [10]
Este tipo de vía todavía existe en algunos puentes de Network Rail donde los vigas de madera se denominan vigas o vigas longitudinales. Generalmente la velocidad sobre tales estructuras es baja. [11]
Las aplicaciones posteriores de vía con soporte continuo incluyen la 'vía en losa integrada' de Balfour Beatty , que utiliza un perfil de riel rectangular redondeado (BB14072) incrustado en una base de hormigón moldeado (o prefabricado) (desarrollo en la década de 2000). [12] [13] La 'estructura de riel incrustado', utilizada en los Países Bajos desde 1976, inicialmente utilizó un riel UIC 54 convencional incrustado en concreto, y luego se desarrolló (finales de la década de 1990) para usar un perfil de riel SA42 con forma de 'hongo'; También se ha desarrollado una versión para tren ligero que utiliza un carril soportado en una cubeta de acero rellena de hormigón asfáltico (2002). [14]
La vía de escalera moderna puede considerarse un desarrollo de la vía de acceso. El riel de escalera utiliza traviesas alineadas en la misma dirección que los rieles con travesaños de restricción de ancho en forma de peldaños. Existen tipos con y sin lastre.
Las vías modernas suelen utilizar acero laminado en caliente con un perfil de viga en I redondeada asimétrica . [15] A diferencia de otros usos del hierro y el acero , los rieles ferroviarios están sujetos a tensiones muy altas y deben estar fabricados con una aleación de acero de muy alta calidad. Fueron necesarias muchas décadas para mejorar la calidad de los materiales, incluido el cambio del hierro al acero. Cuanto más fuertes sean los rieles y el resto de las vías, más pesados y rápidos serán los trenes que la vía puede transportar.
Otros perfiles de riel incluyen: riel de cabeza de toro ; carril ranurado ; carril de fondo plano (carril Vignoles o carril T con bridas); carril de puente (en forma de U invertida utilizada en caminos de balancín ); y carril de Barlow (V invertida).
Los ferrocarriles norteamericanos hasta mediados y finales del siglo XX utilizaban rieles de 39 pies (11,9 m) de largo para poder transportarlos en vagones de góndola ( vagones abiertos ), a menudo de 40 pies (12,2 m) de largo; A medida que aumentaban los tamaños de las góndolas, también aumentaba la longitud de los rieles.
Según Railway Gazette International, la línea ferroviaria de 150 kilómetros planeada pero cancelada para la mina de hierro de Baffinland , en la isla de Baffin , habría utilizado aleaciones de acero al carbono más antiguas para sus raíles, en lugar de aleaciones más modernas y de mayor rendimiento, porque las aleaciones modernas Los rieles pueden volverse quebradizos a temperaturas muy bajas. [dieciséis]
Los primeros ferrocarriles norteamericanos utilizaban hierro sobre rieles de madera como medida económica, pero abandonaron este método de construcción después de que el hierro se soltó, comenzó a curvarse y se incrustó en los pisos de los vagones. Los primeros ferrocarrileros se refirieron a la barandilla de correa de hierro que atravesaba el piso de los vagones como "cabezas de serpiente". [17] [18]
El tranvía de Deeside en el norte de Gales utilizó esta forma de ferrocarril. Se inauguró alrededor de 1870 y cerró en 1947, y todavía hay tramos largos que utilizan estos rieles. Fue uno de los últimos usos de las barandillas de madera rematadas en hierro. [19]
El carril se clasifica por su densidad lineal , es decir, su masa en una longitud estándar. Los rieles más pesados pueden soportar mayores cargas por eje y velocidades de tren más altas sin sufrir daños que los rieles más livianos, pero a un costo mayor. En América del Norte y el Reino Unido, el riel se clasifica en libras por yarda (generalmente se muestra como libra o lb ), por lo que un riel de 130 libras pesaría 130 lb/yd (64 kg/m). El rango habitual es de 115 a 141 lb/yd (57 a 70 kg/m). En Europa, el ferrocarril se clasifica en kilogramos por metro y el rango habitual es de 40 a 60 kg/m (81 a 121 lb/yd). El riel más pesado producido en masa pesaba 155 libras por yarda (77 kg/m) y fue laminado para el Ferrocarril de Pensilvania .
Los carriles utilizados en el transporte ferroviario se fabrican en tramos de longitud fija. Las longitudes de los carriles se hacen lo más largas posible, ya que las uniones entre carriles son una fuente de debilidad. A lo largo de la historia de la producción ferroviaria, las longitudes han aumentado a medida que han mejorado los procesos de fabricación.
Las siguientes son longitudes de secciones individuales producidas por acerías , sin soldadura por termita . Los rieles más cortos se pueden soldar con soldadura a tope , pero las siguientes longitudes de riel no están soldadas.
Richard Reynolds colocó los primeros rieles de hierro en Coalbrookdale. [20]15 pies (4,57 m) Stockton and Darlington Railway 5,6 lb/yd (2,78 kg/m)Ferrocarril de Liverpool y Manchester de 15 pies (4,57 m) . Rieles de panza de pescado a 35 lb/yd (17,4 kg/m), colocados principalmente sobre bloques de piedra
Con 15 pies (4,6 m) de largo y un peso de 36 libras por yarda (17,9 kg/m), llegó a Filadelfia el primer uso del riel en T con bridas en los Estados Unidos..svg/1280px-Flag_of_the_United_States_(1877%E2%80%931890).svg.png){kind=small}
Estados Unidos de 39 pies (11,89 m) para adaptarse a vagones de góndola de 40 pies de largo (12,19 m )45 y 60 pies (13,72 y 18,29 m) London, Midland and Scottish Railway [21]Ferrocarril británico de 60 pies (18,29 m)71 pies (21,6 m): báscula de acería para rieles ( balanza steelyard ) [22].svg/1280px-Flag_of_the_United_States_(1912-1959).svg.png){kind=small}
78 pies (23,77 m) - doble 39 pies [23].svg/1280px-Flag_of_Australia_(converted).svg.png){kind=small}
45 pies (13,72 m) Australia [24]La soldadura de rieles en tramos más largos se introdujo por primera vez alrededor de 1893, lo que hizo que los viajes en tren fueran más silenciosos y seguros. Con la introducción de la soldadura con termita después de 1899, el proceso se volvió menos laborioso y ubicuo. [25]
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Hans Goldschmidt desarrolló la soldadura exotérmicael tranvía de Essen se convirtió en el primer ferrocarril en utilizar soldadura con termita; circuitos de pista también adecuados.svg/1280px-Flag_of_the_United_States_(1896%E2%80%931908).svg.png){kind=small}
George Pellissier soldó el ferrocarril de Holyoke Street , el primero en utilizar el proceso en América Charles Cadwell desarrolló la soldadura exotérmica de metales no ferrosos240 pies (73,2 m) soldado – (4 x 60 pies o 18,3 metros) [26]Las técnicas de producción modernas permitieron la producción de segmentos más largos sin soldar.
108 metros (354,3 pies) Corus (ahora British Steel (2016-presente) [27] )
108 metros (354,3 pies) Tata Steel Europa [28]
120 metros (393,7 pies) Voestalpine , [29]
121 metros (397,0 pies) Jindal [30]Los rieles más nuevos y más largos tienden a fabricarse como múltiplos simples de rieles más cortos y antiguos, de modo que los rieles viejos se puedan reemplazar sin cortar. Sería necesario realizar algunos cortes, ya que se necesitan rieles ligeramente más largos en el exterior de las curvas pronunciadas en comparación con los rieles del interior.
Los rieles se pueden suministrar preperforados con orificios para pernos para eclisas o sin donde se soldarán en su lugar. Generalmente hay dos o tres orificios para tornillos en cada extremo.
Los rieles se producen en longitudes fijas y deben unirse de extremo a extremo para formar una superficie continua sobre la que puedan circular los trenes. El método tradicional de unir los rieles es atornillarlos utilizando eclisas metálicas (barras de unión en EE. UU.), produciendo vías articuladas . Para un uso más moderno, particularmente cuando se requieren velocidades más altas, los tramos de riel se pueden soldar entre sí para formar un riel soldado continuo (CWR).
La vía articulada se fabrica utilizando tramos de riel, generalmente de alrededor de 20 m (66 pies) de largo (en el Reino Unido) y 39 o 78 pies (12 o 24 m) de largo (en América del Norte), atornillados entre sí mediante placas de acero perforadas conocidas como eclisas. (Reino Unido) o barras conjuntas (América del Norte).
Las eclisas suelen tener 600 mm (2 pies) de largo, se usan en pares a cada lado de los extremos del riel y se atornillan entre sí (generalmente cuatro, pero a veces seis pernos por junta). Los pernos tienen orientaciones alternas, de modo que en caso de descarrilamiento y una brida de rueda golpee la junta, solo algunos de los pernos se cortarán, lo que reduce la probabilidad de que los rieles se desalineen entre sí y exacerbe el descarrilamiento. Esta técnica no se aplica universalmente; La práctica europea es tener todas las cabezas de los pernos en el mismo lado del riel.
Entre los extremos de los rieles se dejan deliberadamente pequeños espacios que funcionan como juntas de expansión para permitir la expansión de los rieles en climas cálidos. La práctica europea era tener las juntas de los rieles adyacentes entre sí, mientras que la práctica norteamericana es escalonarlas. Debido a estos pequeños espacios, cuando los trenes pasan sobre vías articuladas emiten un sonido de "clic-clac". A menos que esté bien mantenida, la vía articulada no tiene la calidad de marcha de un riel soldado y es menos deseable para los trenes de alta velocidad . Sin embargo, la vía articulada todavía se utiliza en muchos países en vías y apartaderos de menor velocidad , y se utiliza ampliamente en los países más pobres debido al menor costo de construcción y al equipo más simple requerido para su instalación y mantenimiento.
Un problema importante de las vías articuladas son las grietas alrededor de los orificios de los pernos, lo que puede provocar la rotura de la cabeza del riel (la superficie de rodadura). Esta fue la causa del accidente ferroviario de Hither Green , que provocó que los ferrocarriles británicos comenzaran a convertir gran parte de sus vías en carriles soldados continuos.
Cuando existen circuitos de vía con fines de señalización , se requieren juntas de bloque aisladas. Estos agravan las debilidades de las articulaciones ordinarias. Las juntas pegadas especialmente hechas, donde todos los huecos se rellenan con resina epoxi , aumentan la resistencia nuevamente.
Como alternativa a la junta aislada, se pueden emplear circuitos de vía de audiofrecuencia utilizando un bucle sintonizado formado en aproximadamente 20 m (66 pies) del riel como parte del circuito de bloqueo. Algunas juntas aisladas son inevitables dentro de los desvíos.
Otra alternativa es un contador de ejes , que puede reducir el número de circuitos de vía y, por tanto, el número de juntas ferroviarias aisladas necesarias.
La mayoría de los ferrocarriles modernos utilizan rieles soldados continuos (CWR), a veces denominados rieles de cinta o rieles sin costura . En esta forma de vía, los rieles se sueldan entre sí mediante soldadura a tope para formar un riel continuo que puede tener varios kilómetros de largo. Debido a que hay pocas juntas, esta forma de vía es muy resistente, ofrece una marcha suave y necesita menos mantenimiento; los trenes pueden viajar por él a mayores velocidades y con menos fricción. Los carriles soldados son más caros de colocar que los rieles articulados, pero tienen costes de mantenimiento mucho más bajos. La primera vía soldada se utilizó en Alemania en 1924 [31] y se ha vuelto común en las líneas principales desde la década de 1950.
El proceso preferido de soldadura a tope por chispa implica una máquina automática de colocación de rieles que hace pasar una fuerte corriente eléctrica a través de los extremos en contacto de dos rieles no unidos. Los extremos se vuelven blancos debido a la resistencia eléctrica y luego se presionan entre sí formando una soldadura fuerte. La soldadura por termita se utiliza para reparar o unir segmentos CWR existentes. Este es un proceso manual que requiere un crisol de reacción y un molde para contener el hierro fundido.
La práctica norteamericana es soldar segmentos de riel de 400 m ( 1 ⁄ 4 de milla) de largo en una instalación ferroviaria y cargarlos en un tren especial para llevarlos al lugar de trabajo. Este tren está diseñado para transportar muchos segmentos de riel que se colocan de manera que puedan deslizarse de sus bastidores hacia la parte trasera del tren y sujetarse a las traviesas (traviesas) en una operación continua. [32]
Si no se sujetan, los rieles se alargarían en climas cálidos y se encogerían en climas fríos. Para proporcionar esta sujeción, se evita que el carril se mueva en relación con la traviesa mediante el uso de clips o anclajes. Es necesario prestar atención a compactar el lastre de manera efectiva, incluso debajo, entre y en los extremos de las traviesas, para evitar que éstas se muevan. Los anclajes son más comunes para las traviesas de madera, mientras que la mayoría de las traviesas de hormigón o acero se sujetan al riel mediante clips especiales que resisten el movimiento longitudinal del riel. No existe un límite teórico sobre la longitud que puede tener un riel soldado. Sin embargo, si la sujeción longitudinal y lateral no es suficiente, la vía podría deformarse en climas cálidos y provocar un descarrilamiento. La distorsión debida a la expansión térmica se conoce en Norteamérica como Sun Kink y en otros lugares como pandeo. En climas extremadamente calurosos se requieren inspecciones especiales para monitorear las secciones de la vía que se sabe que son problemáticas. En la práctica norteamericana, las condiciones de temperatura extrema provocarán órdenes lentas para permitir que las tripulaciones reaccionen ante pandeo o "doblamientos solares" si se encuentran. [33] La compañía ferroviaria alemana Deutsche Bahn está empezando a pintar los raíles de blanco para reducir las temperaturas máximas que se alcanzan en los días de verano. [34]
Después de colocar nuevos segmentos de riel o de reemplazar (soldar) los rieles defectuosos, los rieles se pueden estresar artificialmente si la temperatura del riel durante la colocación es más fría de lo deseado. El proceso de tensado implica calentar los rieles, provocando que se expandan, [35] o estirar los rieles con equipo hidráulico . Luego se fijan (clipan) a las traviesas en su forma expandida. Este proceso garantiza que el riel no se expandirá mucho más en el clima cálido posterior. En climas fríos, los rieles intentan contraerse, pero debido a que están firmemente sujetos, no pueden hacerlo. En efecto, los rieles tensados son un poco como un trozo de elástico estirado y firmemente sujeto. En climas extremadamente fríos, los rieles se calientan para evitar que se "separen". [36]
El CWR se coloca (incluida la fijación) a una temperatura aproximadamente a mitad de camino entre los extremos experimentados en ese lugar. (Esto se conoce como "temperatura neutra del riel".) Este procedimiento de instalación tiene como objetivo evitar que las vías se pandeen con el calor del verano o se separen con el frío del invierno. En América del Norte, debido a que los rieles rotos generalmente se detectan mediante la interrupción de la corriente en el sistema de señalización, se los considera un peligro potencial menor que los pliegues por calor no detectados.
Las juntas se utilizan en el riel soldado continuo cuando es necesario, generalmente para espacios entre circuitos de señal. En lugar de una unión que pasa directamente a través del riel, los dos extremos del riel a veces se cortan en ángulo para brindar una transición más suave. En casos extremos, como al final de puentes largos, un interruptor de ventilación (conocido en Norteamérica y Gran Bretaña como junta de expansión ) proporciona un camino suave para las ruedas al tiempo que permite que el extremo de un riel se expanda en relación con el siguiente. .
Una traviesa (corbata) es un objeto rectangular sobre el que se apoyan y fijan los rieles. La traviesa tiene dos funciones principales: transferir las cargas de los rieles al lastre de la vía y al suelo debajo, y mantener los rieles con la anchura correcta (para mantener el ancho del riel ). Generalmente se colocan transversalmente a los carriles.
Existen varios métodos para fijar el carril a la traviesa. Históricamente, las púas dieron paso a sillas de hierro fundido fijadas al durmiente. Más recientemente, se utilizan resortes (como los clips Pandrol ) para fijar el riel al sillón-cama.
A veces, las vías del tren están diseñadas para ser portátiles y moverse de un lugar a otro según sea necesario. Durante la construcción del Canal de Panamá , se trasladaron vías alrededor de las obras de excavación. El ancho de vía era de 5 pies ( 1524 mm ) y el material rodante era de tamaño completo. Las orugas portátiles se han utilizado a menudo en minas a cielo abierto. En 1880, en la ciudad de Nueva York , secciones de vías portátiles pesadas (junto con mucha otra tecnología improvisada) ayudaron en el traslado épico del antiguo obelisco en Central Park hasta su ubicación final desde el muelle donde fue descargado del carguero SS Dessoug .
Los ferrocarriles del caña a menudo tenían vías permanentes para las líneas principales, con vías portátiles que daban servicio a los propios cañaverales. Estas vías eran de vía estrecha (por ejemplo, 2 pies ( 610 mm )) y la vía portátil presentaba rectas, curvas y desvíos, como en un modelo de ferrocarril. [37]
Decauville fue la fuente de muchas vías de tren ligero portátiles, también utilizadas con fines militares.El camino permanente se llama así porque a menudo se usaban vías temporales en la construcción de ese camino permanente. [38]
La geometría de las vías es tridimensional por naturaleza, pero las normas que expresan los límites de velocidad y otras normativas en los ámbitos de ancho de vía, alineación, elevación, curvatura y superficie de vía suelen expresarse en dos diseños separados para horizontal y vertical .
El diseño horizontal es el diseño de la pista en el plano horizontal . Se trata del trazado de tres tipos de vía principales: vía tangente (línea recta), vía curva y vía curva de transición (también llamada espiral de transición o espiral ) que conecta entre una vía tangente y una vía curva.
El diseño vertical es el diseño de la pista en el plano vertical , incluidos conceptos como nivel cruzado, peralte y gradiente . [39] [40]
Una vía secundaria es una vía de ferrocarril distinta del desvío que es auxiliar a la vía principal. La palabra también se usa como verbo (sin objeto) para referirse al movimiento de trenes y vagones desde la vía principal hasta una vía muerta, y en el lenguaje común para referirse a ceder a distracciones aparte de un tema principal. [41] Los ferrocarriles utilizan los desvíos para ordenar y organizar el flujo del tráfico ferroviario.
Durante los primeros días del ferrocarril, había una variación considerable en el ancho utilizado por los diferentes sistemas, y en el Reino Unido, durante el auge de la construcción de ferrocarriles de la década de 1840, el ancho de ancho de Brunel de 7 pies 1 ⁄ 4 pulgadas ( 2140 mm ) competía con lo que En ese momento se hacía referencia a él como vía "estrecha" de 1.435 mm ( 4 pies 8+1 ⁄ 2 pulg.). Finalmente, los1.435 mm(4 pies 8+El ancho de 1 ⁄ 2 pulgadasganó la batalla y se convirtió en el ancho estándar, y en adelante el término "vía estrecha" se utilizará para anchos más estrechos que el nuevo estándar. En 2017[update], aproximadamente el 60% de los ferrocarriles del mundo utilizan un ancho de1.435 mm(4 pies 8+1 ⁄ 2 pulg.), conocido comoanchoestándar[42][43]Los anchos de vía más anchos que el ancho estándar se denominanancho de vía;más estrecha yangosta. Algunos tramos de vía son dedoble ancho, con tres (o a veces cuatro) rieles paralelos en lugar de los dos habituales, para permitir que trenes de dos anchos diferentes utilicen la misma vía.[44]
El calibre puede variar con seguridad dentro de un rango. Por ejemplo, las normas de seguridad federales de EE. UU. permiten que el ancho estándar varíe de 4 pies 8 pulgadas (1420 mm) a 4 pies 9 pulgadas.+1 ⁄ 2 pulg. (1460 mm) para funcionamiento hasta 60 mph (97 km/h). [45]
Las vías necesitan un mantenimiento regular para mantenerse en buen estado, especialmente cuando se trata de trenes de alta velocidad. Un mantenimiento inadecuado puede dar lugar a que se imponga una "orden lenta" (terminología norteamericana, o restricción temporal de velocidad en el Reino Unido) para evitar accidentes (ver Zona lenta ). El mantenimiento de la vía fue en un momento un trabajo manual duro , que requería equipos de trabajadores o trackmen (EE. UU.: gandy dancers ; Reino Unido: platelayers ; Australia: fettlers), que utilizaban barras de revestimiento para corregir las irregularidades en la alineación horizontal (línea) de la vía, y Apisonamiento y gatos para corregir irregularidades verticales (superficie). Actualmente, el mantenimiento se facilita mediante una variedad de máquinas especializadas.
La superficie de la cabeza de cada uno de los dos rieles se puede mantener usando una amoladora de rieles .
Los trabajos de mantenimiento comunes incluyen cambiar traviesas, lubricar y ajustar interruptores , apretar componentes sueltos de la vía y pavimentar y revestir la vía para mantener las secciones rectas rectas y las curvas dentro de los límites de mantenimiento. El proceso de sustitución de traviesas y carriles se puede automatizar mediante el uso de un tren de renovación de vía .
La pulverización de lastre con herbicida para evitar que las malezas crezcan y la redistribución del lastre generalmente se realiza con un tren especial para matar malezas.
Con el tiempo, el lastre es aplastado o movido por el peso de los trenes que pasan sobre él, lo que requiere renivelación periódica ("apisonamiento") y, eventualmente, limpieza o reemplazo. Si no se hace esto, las vías pueden volverse desiguales, provocando balanceos, conducción brusca y posiblemente descarrilamientos. Una alternativa al apisonamiento es levantar los rieles y las traviesas y volver a insertar el lastre debajo. Para ello se utilizan trenes especiales " sopladores de piedras ".
Las inspecciones ferroviarias utilizan métodos de prueba no destructivos para detectar fallas internas en los rieles. Esto se hace mediante el uso de camiones HiRail especialmente equipados , vehículos de inspección o, en algunos casos, dispositivos de inspección portátiles.
Los rieles deben reemplazarse antes de que el perfil de la cabeza del riel se desgaste hasta un punto que pueda provocar un descarrilamiento. A los rieles de la línea principal desgastados generalmente les queda suficiente vida útil para usarse posteriormente en un ramal , revestimiento o ramal y se "conectan en cascada" a esas aplicaciones.
Las condiciones ambientales a lo largo de la vía férrea crean un ecosistema ferroviario único . Esto es especialmente cierto en el Reino Unido, donde las locomotoras de vapor sólo se utilizan en servicios especiales y la vegetación no se ha podado tan a fondo. Esto crea un riesgo de incendio en climas secos prolongados.
En el Reino Unido, los equipos de reparación de vías utilizan el paso para caminar hasta el lugar de trabajo y como lugar seguro para pararse cuando pasa un tren. Esto ayuda cuando se realizan trabajos menores, mientras se necesita mantener los trenes en funcionamiento, al no necesitar un Hi-railer o un vehículo de transporte que bloquee la línea para transportar al personal para llegar al sitio.
Las vías del ferrocarril generalmente se colocan sobre un lecho de balasto de vía de piedra o lecho de vía , que a su vez está sostenido por movimientos de tierra preparados conocidos como formación de vía. La formación comprende la subrasante y una capa de arena o polvo de piedra (a menudo intercalada en plástico impermeable), conocida como manto, que restringe la migración ascendente de arcilla o limo húmedo. También puede haber capas de tela impermeable para evitar que el agua penetre hasta la subrasante. La vía y el balasto forman el camino permanente . La cimentación puede referirse al lastre y la formación, es decir, todas las estructuras artificiales debajo de las vías.
Algunos ferrocarriles utilizan pavimento asfáltico debajo del lastre para evitar que la suciedad y la humedad penetren en el lastre y lo estropeen. El asfalto fresco también sirve para estabilizar el lastre para que no se mueva tan fácilmente. [46]
Se requieren medidas adicionales cuando la vía se extiende sobre permafrost , como en el ferrocarril Qingzang en el Tíbet . Por ejemplo, las tuberías transversales a través de la subrasante permiten que el aire frío penetre en la formación y evita que la subrasante se derrita.
Los geosintéticos se utilizan para reducir o reemplazar las capas tradicionales en la construcción y rehabilitación de vías en todo el mundo para mejorar el soporte de las vías y reducir los costos de mantenimiento de las vías. [47] [48] Los geosintéticos de refuerzo, como las geoceldas [49] (que dependen de mecanismos de confinamiento del suelo 3D) han demostrado eficacia para estabilizar suelos blandos de subrasante y reforzar capas subestructurales para limitar la degradación progresiva de la vía. Los geosintéticos de refuerzo aumentan la capacidad de carga del suelo, limitan el movimiento y la degradación del lastre y reducen el asentamiento diferencial que afecta la geometría de la vía. [50] También reducen el tiempo y el costo de construcción, al tiempo que reducen el impacto ambiental y la huella de carbono. [51] El mayor uso de soluciones de refuerzo geosintético está respaldado por nuevos materiales de geoceldas de alto rendimiento (por ejemplo, NPA - Novel Polymeric Alloy ), investigaciones publicadas, proyectos de estudios de casos y estándares internacionales (ISO, [52] ASTM, [53] CROW /SBRCURnet [54] )
Se ha demostrado que el uso híbrido de geomallas de alto rendimiento en la subrasante y geoceldas de alto rendimiento en la capa superior de subbase/subbalasto aumenta el factor de refuerzo en mayor medida que sus sumas separadas, y es particularmente efectivo para atenuar el levantamiento de suelos arcillosos de subrasante expansivos. [55] Un proyecto de prueba de campo en el corredor NE de Amtrak que sufrió bombeo de lodo arcilloso demostró cómo la solución híbrida mejoró el índice de calidad de la vía (TQI), redujo significativamente la degradación de la geometría de la vía y redujo el mantenimiento de la superficie de la vía en un factor de 6,7 veces utilizando NPA de alto rendimiento. geocelda. [56] El refuerzo geosintético también se utiliza para estabilizar terraplenes ferroviarios, que deben ser lo suficientemente robustos para soportar cargas cíclicas repetidas. Las geoceldas pueden utilizar material granular reciclado marginal o mal clasificado para crear terraplenes estables y hacer que la construcción de ferrocarriles sea más económica y sostenible. [57] [58] [59]
Algunos autobuses pueden utilizar vías. Este concepto surgió de Alemania y se llamó O-Bahn . La primera vía de este tipo, la O-Bahn Busway , se construyó en Adelaida, Australia.
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)No se utilizarán rieles de acero de primera calidad, porque el material tiene un mayor potencial de fracturarse a temperaturas muy bajas. Se prefiere el acero al carbono normal, con una prima muy alta en la limpieza del acero. Para este proyecto, lo más apropiado sería un riel de baja aleación con resistencia estándar y una dureza Brinell en el rango de 300.
