Un contador de ejes es un sistema utilizado en la señalización ferroviaria para detectar el estado libre u ocupado de un tramo de vía entre dos puntos. El sistema generalmente consta de un sensor de rueda (uno para cada extremo del tramo) y una unidad de evaluación para contar los ejes del tren tanto dentro como fuera del tramo. A menudo se utilizan para reemplazar un circuito de vía .
Un contador de ejes consta de un sensor que detecta los ejes individuales de un tren mediante un método mecánico, eléctrico o incluso de fibra óptica y de un evaluador que cuenta los ejes que entran y salen de un tramo de vía. El evaluador también puede convertir la señal analógica del sensor de ejes en una señal digital. Sin embargo, en algunos casos existe una unidad independiente que realiza esta tarea.
El sistema se configura con un sensor contador de ejes instalado en cada extremo de una sección. A medida que cada eje del tren pasa por el sensor contador de ejes al comienzo de la sección, el contador aumenta. Un sensor contador de ejes consta de dos sensores independientes (de modo que el dispositivo puede detectar la dirección y la velocidad de un tren según el orden y el momento en que pasan los sensores). A medida que el tren pasa por un sensor contador de ejes similar al final de la sección, el sistema compara el recuento al final de la sección con el registrado al principio. Si los dos recuentos son iguales, se presume que la sección está despejada.
Este proceso se lleva a cabo mediante ordenadores de seguridad críticos ubicados centralmente, denominados "evaluadores", con los sensores del contador de ejes ubicados en los sitios requeridos en el campo. Los sensores del contador de ejes están conectados al evaluador a través de un cable de cobre dedicado o a través de un sistema de transmisión de telecomunicaciones . Esto permite que los sensores del contador de ejes se ubiquen a una distancia significativa del evaluador y es útil cuando se utilizan equipos de enclavamiento centralizados , pero no tanto cuando el equipo de señalización está ubicado al lado de la línea en los gabinetes de equipos.
El uso más común de los contadores de ejes es en la señalización ferroviaria para la detección de vías vacías. Es una forma de señalización de bloqueo , que no permite que dos trenes estén dentro de la misma sección de vía (bloque) al mismo tiempo. La señalización de bloqueo disminuye la posibilidad de colisión, porque dividir la vía en bloques garantiza que siempre haya suficiente espacio entre los trenes para permitir que uno se detenga antes de chocar con el que está delante. [1]
Los contadores de ejes también se utilizan para activar y desactivar los equipos de advertencia en los pasos a nivel , cerrando el paso a peatones y vehículos de motor cuando se detecta la presencia de un tren y permitiéndoles abrirlos cuando el tren ha pasado por el paso. [2]
Los contadores de ejes se utilizan en los patios ferroviarios para detectar los vagones de tren a medida que se clasifican. Los contadores de ejes se colocan en la vía antes de cada cambio de agujas y en cada vía que sale del cambio de agujas. El software de gestión de patios ferroviarios utiliza los datos de ocupación de los contadores de ejes para bloquear los cambios de agujas y evitar que los vagones se dirijan a vías que están ocupadas por otros vagones.
A diferencia de los circuitos de vía tradicionales , los contadores de ejes no requieren la instalación de juntas de carril aisladas. Esto evita romper la continuidad de largos tramos de carril soldado para permitir la inserción de juntas aisladas.
Los contadores de ejes son especialmente útiles en los ferrocarriles electrificados, ya que eliminan la necesidad de conexiones de tracción y de impedancia. Los contadores de ejes no requieren conexiones y requieren menos cableado en comparación con los circuitos de vía y, por lo tanto, su instalación y mantenimiento suelen ser menos costosos.
Los contadores de ejes eliminan la mayoría de las juntas de riel (IRJ), que son un punto débil de la vía.
Los contadores de ejes no sufren problemas de contaminación de la cabeza del riel debido al óxido, la grasa o los residuos de hojas compactadas. A veces, un tren coloca arena antideslizante para ayudar a desacelerar mientras frena, pero la arena contamina el riel y el circuito de la vía deja de funcionar. Los contadores de ejes son inmunes a esos problemas porque no dependen del contacto de la rueda con la cabeza del riel para proporcionar un circuito eléctrico.
Los contadores de ejes se utilizan en túneles húmedos (como el túnel Severn ), donde los circuitos de vía ordinarios no son fiables. Los contadores de ejes también son útiles en estructuras de acero (como el puente Forth ), que pueden impedir el funcionamiento normal de los circuitos de vía si resulta impracticable aislar los raíles de la estructura. Los contadores de ejes también son útiles en secciones largas donde se puede ahorrar la necesidad de varios circuitos de vía intermedios. Un contador de ejes puede llegar hasta unos 10.000 metros (33.000 pies) desde la unidad de evaluación cuando se conecta directamente. Sin embargo, con la adición de una red Ethernet , la distancia está limitada por el sistema de transmisión.
Por diversas razones, como un corte de energía, los contadores de ejes pueden "olvidar" cuántos ejes hay en una sección. Por lo tanto, es necesario un control manual para restablecer el sistema. Este control manual introduce el elemento humano, que puede ser poco confiable. Se cree que un accidente ocurrido en el túnel Severn se debió a la restauración incorrecta de un contador de ejes. Sin embargo, esto no se demostró durante la investigación posterior. En instalaciones más antiguas, los evaluadores pueden usar lógica de 8 bits , lo que causa un desbordamiento numérico cuando un tren con 256 o más ejes pasa por el contador de ejes. Como resultado, ese tren no sería detectado. Esto impone un límite de longitud de 255 ejes en cada tren. [3] Los sistemas más modernos no están restringidos por el número de ruedas del tren.
En los casos en que existan desvíos interconectados , se deberá instalar una unidad contadora de ejes para cada ramal de dicho desvío. En las líneas con desvíos no interconectados o accionados manualmente, la detección de los puntos de cambio de vía se deberá controlar por separado, mientras que en las líneas con circuitos de vía, los puntos desalineados se pueden configurar para interrumpir automáticamente el circuito de vía.
Un sistema de circuito de vía facilita la detección de muchos tipos de rieles rotos, pero no de todos, aunque sólo en una medida limitada en áreas de tracción de CA , y no en el riel común en áreas de tracción de CC . Por el contrario, los contadores de ejes no pueden detectar rieles rotos en absoluto. Los circuitos de vía ordinarios tienen un punto ciego de aproximadamente un metro de longitud desde las conexiones del cableado hasta la junta de riel aislada (IRJ).
Los contadores de ejes tienen problemas para mantener los recuentos correctos cuando las ruedas del tren se detienen directamente sobre el mecanismo contador. Esto se conoce como "balanceo de las ruedas" y puede resultar problemático en estaciones u otras áreas donde los vagones se desvían, se unen y se dividen. Además, donde las líneas principales tienen cambios de vía a vías secundarias, ramales o de bucle, será necesario instalar contadores adicionales para detectar los trenes que entran o salen de la línea, mientras que la misma infraestructura que utiliza circuitos de vías no necesita atención especial.
En Auckland , Nueva Zelanda , se han utilizado contadores de ejes en todas las líneas donde se requieren circuitos de vía, excepto en lugares especiales donde los vehículos de mantenimiento Hi Rail se encuentran dentro o fuera de la vía. Todas las vías que cruzan la carretera en pasos a nivel públicos se consideran puntos de acceso Hi Rail y se utiliza un circuito de vía de CC de un solo carril corto. También hay varios circuitos de vía de CC de un solo carril en lugares que no son pasos a nivel donde los vehículos Hi Rail pueden acceder a la vía.
Los frenos magnéticos se utilizan en trenes de alta velocidad con una velocidad máxima superior a 160 kilómetros por hora (100 mph). Se trata de piezas de metal de gran tamaño montadas en el bogie del vehículo, a solo unos centímetros por encima de la vía. A veces, los contadores de ejes pueden detectarlos por error como si fueran otro eje. Esto puede suceder solo en un extremo de un bloque de vía, debido a la curvatura del campo magnético, defectos en la geometría de la vía u otros problemas, lo que hace que el sistema de señalización se confunda y también requiere restablecer la memoria de detección. Los contadores de ejes modernos son a prueba de frenos por "corrientes parásitas" y se supera el efecto magnético del sistema de frenado como se describió anteriormente, y la información del recuento permanece estable incluso cuando un vehículo equipado con frenos magnéticos frena mientras atraviesa el punto de detección.
Un método para montar un sensor de contador de ejes es perforar el riel, aunque a menudo se considera que esto requiere mucho tiempo y tiene la desventaja de debilitar la estructura del riel. Sin embargo, elimina la necesidad de nivelación, lo que puede ayudar a reducir los costos de mantenimiento. [4]
Otro método de instalación es montar el sensor del contador de ejes en un soporte que se fija a ambos lados del riel desde abajo. Esto es más rápido y más fácil de montar en las condiciones adecuadas, pero puede implicar controles más frecuentes para garantizar que se mantenga la posición correcta. [5]
Hay cuatro métodos para asegurar el reinicio y la restauración del servicio de los contadores de ejes:
La mayoría de los países utilizan una variación de los cuatro métodos mencionados anteriormente, a veces con distintos grados de automatización o intervención humana.
El conteo de ejes se inició inicialmente con mecanismos similares a los de pedal . Consistían en un dispositivo de contacto mecánico montado en el interior del pie del riel; la pestaña de la rueda que pasaba sobre el dispositivo accionaba una palanca. Sin embargo, eran susceptibles a errores y fueron reemplazados en Europa a fines del siglo XIX por contactos hidráulicos para rieles. [7]
Los contactos hidráulicos de los raíles se accionaban mediante la deflexión del raíl provocada por la carga del eje que pasaba por las vías. Los primeros cilindros se llenaban con mercurio; más tarde, se utilizó aceite hidráulico. Luego se sustituyeron por elementos de conmutación de accionamiento neumático . [7]
En los sistemas de conteo de ejes neumáticos, los pistones se accionaban con cargas y velocidades específicas. Su aplicación resultó limitada, por lo que a partir de los años 50 se sustituyeron por contactos magnéticos. [7] Hasta ese momento, los circuitos de vías siempre habían tenido una gran ventaja en cuanto a fiabilidad.
Los primeros dispositivos de conmutación sin contacto fueron los contactos magnéticos, conocidos como "imanes contadores de ejes". Las bridas de hierro de las ruedas activaban un accionamiento interrumpiendo un campo magnético. La primera patente estadounidense para un contador de ejes, presentada el 3 de junio de 1960 por Ernst Hofstetter y Kurt Haas [8] , se refería a un dispositivo de este tipo. En esa época también se producían métodos inductivos basados en transformadores. Durante la década de 1970, los avances en el campo de la electrónica, así como la introducción de circuitos integrados, permitieron el diseño de los contadores de ejes que se utilizan actualmente [7] .