El carril resbaladizo , o baja adherencia de la cabeza del carril , [1] [2] [3] es una condición de los ferrocarriles (ferrocarriles) donde la contaminación de la cabeza del carril reduce la tracción entre la rueda y el carril. Esto puede provocar que las ruedas patinen cuando el tren toma potencia y que las ruedas patinen cuando el tren frena. Una causa común de contaminación son las hojas caídas que se adhieren a la cabecera (superficie superior) de las vías del tren . Esta condición da como resultado una reducción significativa de la fricción entre las ruedas del tren y los rieles y, en casos extremos, puede dejar la vía temporalmente inutilizable. En Gran Bretaña, esta situación se conoce coloquialmente como " hojas en juego ".
La contaminación de las cabeceras de ferrocarril causada por las condiciones climáticas puede ocurrir en cualquier época del año.
La temporada de caída de las hojas causa la mayor perturbación en las operaciones ferroviarias. [4] En áreas boscosas densamente caducifolias como los estados americanos del Atlántico Medio , Nueva Inglaterra , muchas partes de Europa, incluido el Reino Unido, y el sur de Ontario, Canadá, el problema puede surgir. Cuando las hojas caen sobre una ruta ferroviaria, algunas se acumulan en la cabecera del ferrocarril y luego son fuertemente comprimidas por los trenes formando una capa resbaladiza de baja fricción en el riel y en las bandas de rodadura. Si el clima es húmedo, las hojas mojadas se adhieren muy eficazmente a la barandilla. La corriente de aire provocada por el paso del tren hace que las hojas cercanas queden atrapadas en las corrientes de aire y se depositen más hojas en la cabecera del ferrocarril. La acumulación de este material es gradual y es lo suficientemente duro como para no desgastarse rápidamente con el paso normal de los trenes. [5] [6]
El invierno puede presentar problemas de baja adherencia cuando se depositan nieve y hielo en las líneas de rodadura. [4] Al igual que ocurre con los vehículos de carretera, el hielo negro puede provocar que los trenes tengan dificultades al arrancar o provocar que las ruedas patinen al frenar.
Incluso el verano puede tener sus problemas. Una lluvia ligera después de un largo período de clima seco a veces puede causar condiciones de baja adherencia similares a las de la contaminación por caída de hojas. [7] A medida que el agua se seca, se mezcla con restos de óxido y crea una pasta que separa la rueda y el riel, lo que reduce la adherencia. [8] [9] Aunque el efecto es sólo a corto plazo, su imprevisibilidad puede provocar que se produzca un incidente importante. El rocío de la mañana puede tener el mismo efecto. [7] [10] [11]
Antes de 1960 aproximadamente, la mayoría de los vehículos ferroviarios utilizaban zapatas de freno para detener el tren aplicando presión sobre las bandas de rodadura de las ruedas . Desde entonces se utilizan cada vez más frenos de disco , por lo que ya no es necesario limpiar mediante abrasión el material de hoja comprimido de la banda de rodadura de la rueda. [12]
Un informe de los Comisionados de Ferrocarriles de Inglaterra de mayo de 1851 señaló que se produjo un accidente cuando una pequeña locomotora que transportaba un tren pesado no pudo aferrarse a la vía debido al estado sucio del lastre de la vía . Cuando era necesario, era deber del bombero descender de la locomotora y recoger lastre para tirarlo debajo de las ruedas motrices para mantener el agarre, pero en este caso particular el lastre sucio, que contenía una proporción de tierra, no logró el resultado requerido. [13]
En la era de las locomotoras de vapor , los árboles y otra vegetación junto a las vías se podaban periódicamente para reducir el riesgo de que se incendiaran con las chispas de la locomotora. Cuando los ferrocarriles dejaron de utilizar tracción a vapor, se permitió que este mantenimiento caducara y el crecimiento adicional resultante aumenta la oferta de hojas, exacerbando así el problema. [14]
Hay muchas sustancias que pueden provocar una baja adherencia cuando se depositan en la cabeza del carril. En Victoria , Australia, las ruedas del tren aplastaron plagas de milpiés portugueses introducidos que cruzaban las vías, lo que provocó que el operador ferroviario de pasajeros V/Line fuera penalizado con más de 700.000 dólares por cancelaciones y falta de puntualidad en un trimestre de 2001. [15] En 2009, el ferrocarril Las vías de Tallarook, en el centro de Victoria, también se vieron afectadas por una plaga de milpiés portugueses, lo que provocó la cancelación de varios trenes. [16] Se sospecha que el aplastamiento de milpiés portugueses provocó un choque entre dos trenes en Clarkson , cerca de Perth , Australia Occidental , en septiembre de 2013. [16]
En 1938 se informó en Queensland sobre rieles resbaladizos causados por orugas . [17] Las langostas aplastadas afectaron las operaciones de trenes en la Otavi Mining and Railway Company en el suroeste de África (la actual Namibia ) en 1924.
La pérdida de fricción entre las ruedas y el riel resulta en una pérdida de fuerza de tracción: las ruedas comienzan a girar y, en algunos casos, el tren no puede moverse. Al frenar, una pérdida sustancial de fricción da como resultado una fuerza de frenado reducida. Las distancias de frenado son considerablemente mayores y, en casos extremos, las ruedas pueden incluso bloquearse, provocando que el tren patine. Las locomotoras modernas y las unidades múltiples están equipadas con protección contra deslizamiento de ruedas para contrarrestar las condiciones resbaladizas de los rieles. Las ruedas bloqueadas pueden autopulir los puntos planos de los neumáticos de acero, especialmente si las ruedas todavía se deslizan al llegar a una sección no grasosa del riel, por ejemplo, una que haya sido previamente lijada. Esto hace que las ruedas pierdan el perfil (lo que se conoce coloquialmente como "pinchazos"), [18] lo que posteriormente provoca vibraciones severas y la necesidad de volver a perfilar o volver a neumáticos las ruedas con un gran costo.
En casos extremos, la acumulación de material foliar puede aislar eléctricamente las ruedas de los rieles, lo que provoca que el equipo de señalización no pueda detectar la presencia del tren . [4] Cuando el problema es grave, los actuadores de circuito de vía [19] instalados en los trenes pueden ayudar a aliviar el problema.
En el Reino Unido, se estima que los problemas de mala adherencia cuestan a la industria ferroviaria 355 millones de libras esterlinas (449 millones de dólares estadounidenses) al año. [20]
Las medidas de tratamiento generalmente implican algún sistema para eliminar el depósito acumulado mediante chorro o chorro, o recubrirlo con un material de alta fricción. La voladura se suele realizar con chorros de agua, a menudo en combinación con aparatos de fregado mecánicos. El método de recubrimiento suele consistir en depositar arena en forma de pasta sobre el carril; Como la arena puede exacerbar el riesgo de aislamiento no deseado, la mezcla de arena a veces contiene partículas metálicas. El recubrimiento se aplica desde trenes especiales [21] (coloquialmente denominados " trenes Sandite " por la mezcla patentada original aplicada) y, en algunos casos, localmente con aplicadores manuales. [22]
Los aplicadores de gel de tracción instalados junto a la línea [23] , que aplican líquido a la cabeza del ferrocarril cuando pasa un tren, se instalan en lugares donde regularmente se produce una baja adherencia significativa, como en las proximidades de las estaciones.
Ambos procesos son efectivos por un tiempo limitado; el método de chorro deja de ser efectivo tan pronto como cae la siguiente hoja; el método de deposición de arena es más duradero, aunque la lluvia suele eliminar rápidamente la arena depositada. Otro método consiste en utilizar una chispa eléctrica de alto voltaje o plasma para volatilizar el material depositado, pero este método sólo se ha utilizado de forma experimental, ya que se ve obstaculizado por el alto consumo de energía, el ruido y la degradación de los rieles. [2]
Desde 2018, LIRR ha utilizado tecnología láser proporcionada por Laser Precision Solutions para abordar el problema del deslizamiento otoñal, utilizando dos LaserTrains de 25 mph (40 km/h). [24]
Las locomotoras y unidades múltiples están equipadas con lijadoras que aplican una fina capa de arena seca sobre la cabecera del carril. Esto ayuda a la adherencia durante el frenado y la aceleración.
Se están probando una variedad de métodos novedosos para limpiar la contaminación de la cabecera del ferrocarril. Un método utiliza CO 2 sólido ("hielo seco") [25] que se dispara a la pista a través de una boquilla, eliminando la conminación mediante enfriamiento de la superficie, energía cinética y sublimación. [26] Otros métodos que se han probado incluyen plasma de microondas [27] y ultrasonido. [28]
Los trenes de pasajeros cuentan con equipos de protección contra deslizamiento de ruedas (WSP) para controlar el comportamiento de los juegos de ruedas en condiciones de baja adherencia. Cuando el tren frena se comporta como el sistema ABS de los vagones soltando el freno de cualquier eje si detecta que se está bloqueando. WSP también puede controlar el sistema de tracción para evitar que las ruedas patinen al aplicar potencia.
Cuando los trenes tienen dificultades para detenerse en condiciones de baja adherencia, el mayor riesgo es pasar una señal de peligro o "sobrepasar" una estación. En estos momentos, los maquinistas adoptan una "conducción defensiva", [4] que implica frenar antes y con más suavidad de lo habitual. Además, se aplica menos potencia al arrancar los trenes.
Antes de cada temporada de caída de hojas, las compañías ferroviarias pueden organizar cursos de baja adherencia [4] para conductores recién cualificados. Consiste en hacerse cargo de un tramo de línea durante un período de tranquilidad. Usando marcadores al lado de la línea, cada conductor acelera su tren y luego aplica el freno de servicio completo en condiciones normales de adherencia. Luego, la cabeza del riel se trata con un contaminante que tiene un bajo coeficiente de fricción . En el segundo recorrido, el conductor experimentará el sonido y la sensación del tren deslizándose, y la distancia de parada será considerablemente mayor.
Aunque esto proporciona sólo una aproximación de cómo se comportará un tren durante una baja adherencia, garantiza que el conductor pueda reconocer el inicio del deslizamiento de las ruedas y sabrá las acciones correctas a tomar cuando ocurra.
En el Reino Unido, algunas empresas operadoras de trenes de pasajeros publican un calendario especial de "caída de hojas" [29] para tener en cuenta el tiempo adicional que requieren unas frenadas y aceleraciones más ligeras.
Cualquier información sobre la ubicación y la gravedad de las condiciones de baja adherencia advertirá a los conductores de trenes sobre los problemas. En el Reino Unido existen varias fuentes;
La remoción de árboles de hoja caduca a orillas de la línea es un método de manejo para controlar el problema; sin embargo, existe resistencia política a esto en zonas pobladas.
Los ferrocarriles resbaladizos han creado graves interrupciones en el servicio ferroviario, particularmente en las principales áreas metropolitanas como Nueva York o Boston . En noviembre de 2006, se le culpó de que aproximadamente un tercio de todos los vagones de pasajeros de las líneas Hudson y Harlem de Metro-North Railroad quedaran fuera de servicio. [6] Durante el mismo período en Long Island Rail Road , casi el 25% de los vagones estaban fuera de servicio debido al ferrocarril resbaladizo. [32] [33]
En Estados Unidos, Amtrak , la Autoridad de Transporte de la Bahía de Massachusetts , SEPTA del sureste de Pensilvania , [34] el servicio de trenes de cercanías Metra de Chicago y MARC , que sirve a Baltimore y Washington, DC, han informado de retrasos debido a vías resbaladizas. [5]
Los métodos para lidiar con los rieles resbaladizos han incluido la poda de árboles, la liberación de arena en las ruedas del tren para la tracción , chorros de agua a alta presión y, lo más costoso, el uso de rayos láser de alta potencia para limpiar los rieles de hojas. [5] [35]
Metro-North ha diseñado un sistema denominado "Waterworld", que es un gran vagón plano que lanza chorros de agua a alta presión a los rieles a medida que el vagón se mueve sobre él. [36]
New Jersey Transit ha utilizado un método similar, que ha demostrado ser eficaz. El dispositivo que utiliza se llama "Aqua-Track" que, mientras está sujeto a un vagón en movimiento, rocía agua a una presión de 20.000 psi (140 MPa) sobre la parte del riel donde se adhieren las hojas. [37] Desde que se introdujo este sistema en 2002, los retrasos debidos al deslizamiento de las ruedas se han reducido en más del 60%. [6]
El método de SEPTA Regional Rail para prevenir vías resbaladizas son los trenes Gel. Estos tres trenes rocían una mezcla de Sandite a alta presión sobre los rieles; En otoño, los Gel Trains también limpian los rieles utilizando el método de chorro de agua a alta presión antes de la aplicación del gel. Estos trenes constan de un limpiador a presión y un dispensador de gel montados en un vagón plataforma reconvertido y un vagón cisterna que transporta agua. Son arrastrados en un extremo por uno de los motores diésel de trabajo de SEPTA (o un diésel tomado prestado de una línea corta local como el Ferrocarril de West Chester ) y controlados en el otro extremo por una antigua unidad de cabina LIRR "Power Pack" (una antigua ALCO FA , el otro un antiguo EMD F7 ). Sin embargo, a partir de 2015; El FA y el F7 fueron retirados y reemplazados por vagones de cabina Comet 1. [38] [39]
En el Reino Unido, varias compañías ferroviarias cambian sus horarios y publican "horarios de caída de hojas" especiales. [29]
Durante el otoño, una flota de trenes de tratamiento de cabeceras de vía (RHTT) [40] recorre la red utilizando chorros de agua a alta presión para limpiar la cabecera. Estos trenes están programados para circular entre servicios diurnos programados, así como durante la noche, cuando una menor actividad ferroviaria puede permitir que se acumule la contaminación de las cabeceras de las vías.
La naturaleza críptica de las explicaciones de las compañías ferroviarias sobre los rieles resbaladizos y fenómenos relacionados convirtió la frase "hojas en la línea" en una broma habitual [41] y, junto con variantes como " el tipo incorrecto de nieve ", es vista por los miembros de la público que no está familiarizado con el problema como excusa para un mal servicio. [42] [43]
Los árboles locales particularmente problemáticos incluyen el sicomoro , el tilo , el castaño de indias y el fresno , el fresno y el álamo , que vuelven a crecer o rebrotan después de la poda y tienen hojas grandes y planas que se adhieren a la línea y provocan un deslizamiento severo de la barandilla. [41] Otros tipos de árboles que causan problemas son los árboles pioneros de crecimiento rápido o los que producen una cantidad sustancial de hojas. Los álamos son particularmente preocupantes porque tienden a perder sus ramas. [44]
Un término corriente en 2003 para talar o talar árboles cerca de las líneas era "manejo de la vegetación junto a las líneas". [44]
Los ferrocarriles resbaladizos también son un problema en los Países Bajos, abordado por Nederlandse Spoorwegen (NS) y ProRail . [45] Para evitar el bloqueo de las ruedas, en algunas rutas los trenes deben frenar antes y acelerar más lentamente. Además, algunos trenes (de pasajeros) están equipados con equipos para aplicar gel Sandite en las vías. [46] En otoño de 2016, se aplicaron casi 90.000 litros (24.000 gal EE.UU.) de este gel en la red ferroviaria holandesa. [47] En el otoño de 2014, NS y ProRail anunciaron un proyecto piloto, en colaboración con la Universidad Tecnológica de Delft , para utilizar láseres para eliminar la contaminación. [48]