Un tope es una parte del sistema de topes y enganches de cadena utilizado en los sistemas ferroviarios de muchos países, entre ellos la mayoría de los de Europa , para unir vehículos ferroviarios entre sí (en América del Norte, el material rodante, en cambio, tiene mecanismos de tiro integrados en los acopladores).
Los topes, que se encuentran en los extremos de los bastidores de los vehículos sobre las vigas de tope, uno en cada esquina, son almohadillas que sobresalen y absorben los impactos, y que, cuando se acoplan los vehículos, entran en contacto con las del vehículo contiguo. El propio tope está formado por las placas de tope que absorben el impacto.
La cadena de tracción que se utiliza entre cada par de vehículos incluye un tornillo que se aprieta después del acoplamiento para acortar la cadena y mantener los topes presionados entre sí. Esto se conoce como "acoplamiento de tornillo". Históricamente, las cadenas de acoplamiento no eran más que eso, un tramo corto de cadena pesada (normalmente de tres eslabones de longitud) sin ajuste. Esto daría lugar a un "tren de acoplamiento suelto" en el que los topes de los vehículos adyacentes solo se tocarían cuando la cadena de acoplamiento estuviera completamente floja, como cuando se empuja o se va cuesta abajo.
Los topes de los primeros ferrocarriles eran unos amortiguadores rígidos hechos de tacos de madera con una tapa de metal en el extremo. Por ejemplo, la primera locomotora alemana de éxito comercial, la Adler , construida en 1835, tenía topes de madera.
En la década de 1830 se introdujeron los primeros topes con resorte en el ferrocarril Liverpool & Manchester y, a mediados del siglo XIX, se instalaron topes con resorte en todos los vagones y vagones. [2]
Las placas de protección inglesas originales eran iguales en ambos lados, por lo que ocasionalmente tenían tendencia a deslizarse una sobre la otra y quedar bloqueadas. Las placas de protección de los ferrocarriles alemanes son planas en un lado y convexas en el otro para reducir esta tendencia a deslizarse. [1]
El amortiguador de varilla fue el primer tipo alemán de amortiguador con resorte. Los primeros consistían en una varilla de acero que sostenía la placa del amortiguador en un extremo. La varilla del amortiguador empujaba hacia atrás un resorte espiral ( muelle helicoidal ), que estaba sostenido por un fuerte manguito cilíndrico de chapa metálica. Al comprimir el resorte se absorbía el impacto. Los primeros amortiguadores con resorte fueron inventados por John Baillie en 1846. [3]
En la actualidad, los topes de varilla sólo se encuentran en vehículos de museo en Europa. En Argentina todavía son comunes.
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Dado que las barras de tope, relativamente delgadas, se doblaban con frecuencia durante el funcionamiento y causaban daños importantes en caso de accidente, los ferrocarriles estatales alemanes desarrollaron el tope de émbolo. La placa del tope se asienta sobre un tubo de acero de mayor diámetro, que, por lo tanto, es más resistente a la flexión.
El sistema de muelles de voluta que se utilizaba al principio para los amortiguadores de émbolo tenía la desventaja de que la energía aplicada en la compresión se liberaba completamente de nuevo, de modo que los vehículos volvían a separarse después del impacto. Esto exigía que los trenes se frenaran de forma uniforme y, sobre todo, no solo en puntos determinados, para evitar oscilaciones en el tren que, entre otras cosas , pueden provocar la rotura de los acoplamientos. Se introdujo una mejora con el uso de muelles de anillo , ya que estos convierten la mayor parte de la energía aplicada en calor por fricción .
En los acoplamientos con tope central, las funciones de los topes se transfieren generalmente a los elementos de acoplamiento, que están diseñados para ser lo suficientemente estables y se montan con elementos de resorte interpuestos dentro del bastidor del vehículo en lugar de sobre una viga de tope. Se utilizan a menudo en ferrocarriles de vía estrecha y funiculares.
Los topes que equipan las locomotoras y material rodante modernos incorporan amortiguadores oleoneumáticos .
En los primeros tiempos del ferrocarril, cada compañía ferroviaria determinaba la posición y disposición de los enganches y topes a su discreción. Pero una vez que la red ferroviaria comenzó a desarrollarse a partir de las primeras rutas construidas de forma independiente, esto dificultó el traslado de vagones. Los vehículos ferroviarios que debían trasladarse a otras partes de la red, gestionadas por otras compañías, tenían que estar equipados con varios topes o sistemas de enganche. La Conferencia Internacional para la Promoción de la Uniformidad Técnica en los Ferrocarriles, fundada en 1882, especificó las dimensiones de las posiciones de los topes y las distancias habituales en Inglaterra y el norte de Alemania como estándar.
Durante mucho tiempo, España fue una excepción. Allí se exigió una separación de tope de 1.950 mm debido a la fuerza transmitida a las vigas longitudinales de los vagones, que están más separadas debido a sus vías de ancho de vía ancho. Por ello, los vagones destinados al transporte por carretera tenían placas de tope más anchas. La adaptación de España a la norma internacional se prolongó hasta los años 90. Las placas de tope extra anchas siguen siendo habituales en España y también se equiparon con ellas los vagones franceses Corail. La mayor separación de tope también es habitual en las redes de ancho de vía ancho de Portugal, India, Pakistán, Bangladesh y Sri Lanka, así como en Argentina. Debido al menor rendimiento de los vagones portugueses en la red de ancho de vía estándar, las placas de tope extra anchas son menos habituales en Portugal. Los vagones de pasajeros para el tráfico de larga distancia estaban casi completamente equipados con ellas. Como resultado de las ventas de material ferroviario, también llegaron a Argentina locomotoras y vagones con tope ibérico extra ancho.
Las compañías ferroviarias europeas utilizan topes estandarizados:
Los folletos UIC antes mencionados fueron reemplazados por la norma EN 15551 después de la introducción de las Directrices de Interoperabilidad TSI.
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En muchos casos, el tope del lado izquierdo en la dirección de la marcha se diseñó con una placa plana y el del lado derecho con una placa curva, de modo que una placa plana y una placa curva siempre se encuentran, evitando así la presión en los bordes.
Según la normativa de la UIC de 1961, todos los vehículos en Europa debían estar equipados con placas de tope curvadas por ambos lados, pero mucho más planas. El radio de curvatura del tope es de 1.500 mm para los vagones de pasajeros y de 2.750 mm para los vagones de mercancías construidos a partir de 1994. Las placas de tope redondas con un diámetro de 340, 370, 450 o 500 mm son comunes en los vagones de mercancías. Las formas de placa rectangulares se utilizan generalmente para vagones de pasajeros y locomotoras, con el borde más cercano al centro longitudinal del vehículo biselado en los vagones de pasajeros debido al espacio requerido por los pasillos de los vagones. También hay placas de tope de otras formas y anchuras, con una altura entre el borde horizontal superior e inferior de entre 340 y 360 mm. Según la norma EN 15551, los anchos normalizados para los topes de los vagones de mercancías son de 450 o 550 mm, y para España de 550 o 650 mm con una altura de 340 mm. En el caso de los vagones de pasajeros, los anchos de las placas de los topes oscilan entre 600 y 720 mm, en función de la geometría del vehículo. Los topes con cabezales no circulares no pueden girarse en ningún caso.
El espacio libre restante entre los vehículos se denomina Espacio de Berna ( Berner Raum ).
Una especialidad británica son los topes extraíbles en vagones de pasajeros y locomotoras con acoplamientos de tope central articulados del tipo Janney. Si se conectan vehículos similares mediante estos acoplamientos de tope central, los topes se empujan hacia dentro y dejan de funcionar. En el caso de vehículos acoplados que solo están equipados con acoplamientos de tornillo, los topes se extraen y se bloquean en esta posición con piezas de bloqueo.
Los apartaderos sin salida suelen estar equipados con topes para evitar que los vehículos se salgan del final de la vía. Estos pueden consistir en una simple viga transversal fijada a la altura del tope, pero los topes en las estaciones de pasajeros pueden ser instalaciones hidráulicas complejas capaces de absorber una cantidad considerable de energía.
Los topes de fricción están fijados 'sueltamente' a los rieles y, cuando son golpeados por un tren que no se detiene correctamente, se mueven con el tren durante unos 30 m (98 pies) raspando la parte superior de los rieles, lo que absorbe una energía considerable.
En caso de colisiones violentas, los topes de los vagones adyacentes pueden desplazarse entre sí, lo que permite que los vagones se estiren, lo que es muy peligroso. El riesgo de que esto ocurra se puede reducir si los topes (o los falsos) tienen corrugaciones que se adhieran entre sí y eviten que se desplacen y provoquen así el estirón.