En el transporte ferroviario , un descarrilamiento es un tipo de choque de trenes que se produce cuando un vehículo ferroviario como un tren se sale de los rieles. Aunque muchos descarrilamientos son menores, todos provocan una interrupción temporal del funcionamiento adecuado del sistema ferroviario y constituyen un peligro potencialmente grave.
Un descarrilamiento de un tren puede ser causado por una colisión con otro objeto, un error operativo (como una velocidad excesiva en una curva), un fallo mecánico de las vías (como unos carriles rotos), o un fallo mecánico de las ruedas, entre otros. causas. En situaciones de emergencia, a veces se utiliza el descarrilamiento deliberado con descarrilamientos o puntos de enganche para evitar un accidente más grave.
Historia
El primer descarrilamiento de un tren registrado en la historia se conoce como el accidente ferroviario de Hightstown en Nueva Jersey que ocurrió el 8 de noviembre de 1833. El tren viajaba entre Hightstown y Spotswood, Nueva Jersey, y descarriló después de que como resultado se rompiera un eje en uno de los vagones. de una caja de diario incendiándose. El descarrilamiento provocó una víctima y veintitrés heridos, y se registró que tanto el magnate ferroviario neoyorquino Cornelius Vanderbilt como el ex presidente estadounidense John Quincy Adams estaban en el tren cuando tuvo lugar, en el que Adams escribió sobre el suceso en su diario. . [1]
Durante el siglo XIX, los descarrilamientos eran algo común, pero las medidas de seguridad mejoradas progresivamente han dado como resultado un nivel más bajo y estable de tales incidentes. Una muestra de números aproximados anuales de descarrilamientos en los Estados Unidos incluye 3000 en 1980, 1000 en 1986, 500 en 2010 y 1000 en 2022. [2] [3] [4]
Los descarrilamientos resultan de una o más de varias causas distintas; estos pueden clasificarse como:
la falla mecánica primaria de un componente de la vía (por ejemplo, rieles rotos, separación del ancho de vía debido a una falla de las traviesas)
el fallo mecánico primario de un componente del tren de rodaje de un vehículo (por ejemplo, fallo de la caja de grasa, rotura de una rueda)
un fallo en la geometría de los componentes de la vía o del tren de rodaje que provoca un fallo casi estático en la marcha (por ejemplo, ascenso de carriles debido al desgaste excesivo de las ruedas o carriles, deslizamiento de movimientos de tierra)
un efecto dinámico de la interacción vía-vehículo (por ejemplo, oscilación de caza extrema , rebote vertical, desplazamiento de vía debajo de un tren, velocidad excesiva)
funcionamiento inadecuado de los puntos o cumplimiento inadecuado de las señales que los protegen (errores de señal)
como evento secundario después de una colisión con otros trenes, vehículos de carretera u otras obstrucciones ( colisiones en pasos a nivel , obstrucciones en la línea)
Manejo del tren (tirones debido a fuerzas repentinas de tracción o frenado, denominado acción floja en América del Norte).
Una locomotora descarrilada en Australia en un punto de captura oculto a la vista (enero de 2007)
[nota 1]
Rieles rotos
Los rieles rotos son una de las principales causas de descarrilamiento. Según datos de la Administración Federal de Ferrocarriles, los rieles rotos y las soldaduras son la causa más común de descarrilamiento de trenes y representan más del 15 por ciento de los casos de descarrilamiento. [6]
Una estructura de vía tradicional consta de dos rieles, fijados a una distancia designada (conocida como ancho de vía ) y sostenidos sobre traviesas transversales (traviesas). Algunas estructuras de vías avanzadas sostienen los rieles sobre una losa de concreto o asfalto. Se requiere que la superficie de rodadura de los carriles sea prácticamente continua y tenga la disposición geométrica adecuada.
En caso de un riel roto o agrietado , la superficie de rodadura del riel puede verse afectada si una pieza se cae, se atasca en un lugar incorrecto o si surge un gran espacio entre las secciones restantes del riel. En 2008 se registraron 170 rieles rotos (no agrietados) en Network Rail en el Reino Unido, frente a un máximo de 988 en 1998/1999.
En las vías articuladas , los carriles suelen estar conectados con eclisas atornilladas (barras de unión). El alma del carril experimenta grandes fuerzas de corte y éstas se intensifican alrededor del orificio del perno. Cuando el mantenimiento de las vías es deficiente, la fatiga metalúrgica puede provocar la propagación de grietas en estrella desde el orificio del perno. En situaciones extremas, esto puede provocar que se desprenda un trozo triangular de carril en la unión.
Los cambios metalúrgicos se producen debido al fenómeno del agrietamiento de las esquinas (en el que las microfisuras por fatiga se propagan más rápido que el desgaste normal) y también debido a los efectos de la inclusión de hidrógeno durante el proceso de fabricación, lo que lleva a la propagación de grietas bajo cargas de fatiga.
Puede producirse una fragilización local del metal base debido al patinaje de las ruedas (las unidades de tracción giran las ruedas motrices sin moverse a lo largo de la vía).
Las soldaduras de rieles (donde las secciones de rieles se unen mediante soldadura) pueden fallar debido a una mala mano de obra; Esto puede deberse a un clima extremadamente frío o a una tensión inadecuada de los carriles soldados continuamente, de modo que se generen altas fuerzas de tracción en los carriles.
Las eclisas (barras de unión) en las vías articuladas pueden fallar, permitiendo que los rieles se separen en climas extremadamente fríos; Esto suele estar asociado con una fluencia del riel no corregida.
El descarrilamiento puede ocurrir debido a un ensanchamiento excesivo del ancho de vía (a veces conocido como extensión de la vía ), en el cual las traviesas u otras fijaciones no logran mantener el ancho adecuado. En vías de ingeniería ligera donde los rieles están clavados (fijados) a traviesas de madera, la falla en la sujeción de los clavos puede resultar en la rotación hacia afuera de un riel, generalmente bajo la acción agravante del arrastre de los bogies (camiones) en las curvas. [3]
El mecanismo de ampliación del ancho de vía suele ser gradual y relativamente lento, pero si no se detecta, el fallo final suele producirse bajo el efecto de algún factor adicional, como exceso de velocidad, tren de rodaje de un vehículo en mal estado, desalineación de los carriles y efectos de tracción extremos (como altas fuerzas de propulsión). El efecto de cangrejo mencionado anteriormente es más marcado en condiciones secas, cuando el coeficiente de fricción en la interfaz rueda-carril es alto.
Ruedas defectuosas
El tren de rodaje ( juegos de ruedas , bogies (camiones) y suspensión) puede fallar. El modo de falla histórico más común es el colapso de los cojinetes deslizantes debido a una lubricación deficiente y falla de las ballestas; Los neumáticos de las ruedas también son propensos a fallar debido a la propagación de grietas metalúrgicas.
Las tecnologías modernas han reducido considerablemente la incidencia de estos fallos, tanto por diseño (especialmente la eliminación de cojinetes deslizantes) como por intervención (ensayos no destructivos en servicio).
Interacción de pista inusual
Si una irregularidad vertical, lateral o transversal es cíclica y tiene lugar en una longitud de onda correspondiente a la frecuencia natural de ciertos vehículos que atraviesan el tramo de ruta, existe el riesgo de oscilación armónica resonante en los vehículos, lo que provoca un movimiento inadecuado extremo y posiblemente un descarrilamiento. . Esto es más peligroso cuando un balanceo cíclico se establece mediante variaciones de nivel transversal, pero los errores cíclicos verticales también pueden provocar que los vehículos se salgan de la vía; este es especialmente el caso cuando los vehículos están en condición de tara (vacío) y si la suspensión no está diseñada para tener las características apropiadas. La última condición se aplica si el resorte de suspensión tiene una rigidez optimizada para la condición de carga, o para una condición de carga comprometida, de modo que sea demasiado rígido en la situación de tara.
Los juegos de ruedas del vehículo se descargan momentáneamente verticalmente, de modo que la guía requerida por las pestañas o el contacto de la banda de rodadura es insuficiente.
Un caso especial es el pandeo relacionado con el calor : en climas cálidos, el acero del riel se expande. Esto se logra tensionando los rieles soldados continuamente (se tensan mecánicamente para que tengan tensión neutral a una temperatura moderada) y proporcionando espacios de expansión adecuados en las juntas y asegurando que las eclisas estén adecuadamente lubricadas. Además, la sujeción lateral la proporciona un hombro de lastre adecuado. Si alguna de estas medidas es inadecuada, la vía puede pandearse; Se produce una gran distorsión lateral que los trenes no pueden superar. (En nueve años, entre 2000/1 y 2008/9, se produjeron 429 incidentes de pandeo en las vías en Gran Bretaña). [nota 2] [7]
Operación incorrecta de los sistemas de control.
Los cruces y otros cambios de ruta en los ferrocarriles generalmente se realizan mediante puntos (interruptores, secciones móviles capaces de cambiar la ruta de los vehículos). En los primeros días de los ferrocarriles, el personal local los trasladaba de forma independiente. Los accidentes, normalmente colisiones, se producían cuando el personal olvidaba para qué ruta estaban establecidos los puntos o pasaba por alto la aproximación de un tren en una ruta conflictiva. Si los puntos no se establecieron correctamente para cualquiera de las rutas (establecidos a mitad de recorrido), es posible que un tren que pasa se descarrile.
La primera concentración de palancas para señales y puntos reunidos para su funcionamiento se produjo en Bricklayer's Arms Junction, en el sureste de Londres, en el período 1843-1844. La ubicación de control de señales (precursora de la caja de señales) se mejoró mediante la provisión de enclavamiento (que evitaba que se estableciera una señal clara para una ruta que no estaba disponible) en 1856. [8]
Para evitar el movimiento involuntario de vehículos de carga desde los apartaderos a las vías de circulación, y otros movimientos inadecuados análogos, se proporcionan puntos de trampa y descarrilamientos en la salida de los apartaderos. En algunos casos, estos se proporcionan en la convergencia de líneas en ejecución. Ocasionalmente sucede que un conductor cree incorrectamente que tiene autoridad para pasar por los puntos de trampa, o que el señalizador otorga dicho permiso de manera inadecuada; esto resulta en el descarrilamiento. El descarrilamiento resultante no siempre protege completamente la otra línea: un descarrilamiento en un punto de trampa a gran velocidad puede resultar en daños y obstrucciones considerables, e incluso un solo vehículo puede obstruir la línea libre.
Descarrilamiento tras colisión
Si un tren choca con un objeto de gran tamaño, está claro que puede producirse un descarrilamiento del correcto funcionamiento de las ruedas del vehículo sobre la vía. Aunque se imaginan obstáculos muy grandes, se sabe que una vaca se desvió de la línea y descarriló un tren de pasajeros a gran velocidad, como ocurrió en el accidente ferroviario de Polmont .
Las obstrucciones más comunes que se encuentran son los vehículos de carretera en los pasos a nivel (pasos a nivel); A veces, personas malintencionadas colocan materiales sobre los rieles y, en algunos casos, objetos relativamente pequeños provocan un descarrilamiento al guiar una rueda sobre el riel (en lugar de una colisión grave).
El descarrilamiento también se ha producido en situaciones de guerra u otros conflictos, como durante la hostilidad de los nativos americanos y, más especialmente, durante los períodos en que el personal y el material militar se transportaban por ferrocarril. [9] [10] [11]
Manejo duro del tren
El manejo de un tren también puede provocar descarrilamientos. Los vehículos de un tren están conectados mediante acoplamientos; En los primeros días de los ferrocarriles, se trataba de tramos cortos de cadena ("acoplamientos sueltos") que conectaban los vehículos adyacentes con una holgura considerable. Incluso con mejoras posteriores, puede haber una holgura considerable entre la situación de tracción (la unidad de potencia aprieta los acoplamientos) y el frenado de la unidad de potencia (la locomotora aplica los frenos y comprime los amortiguadores en todo el tren). Esto da como resultado una oleada de acoplamiento .
Las tecnologías más sofisticadas que se utilizan hoy en día generalmente emplean acoplamientos que no tienen holgura, aunque hay movimiento elástico en los acoplamientos; Se proporciona un frenado continuo, de modo que todos los vehículos del tren tengan frenos controlados por el conductor. Generalmente, esto utiliza aire comprimido como medio de control, y hay un desfase de tiempo mensurable a medida que la señal (para aplicar o soltar los frenos) se propaga a lo largo del tren.
Si un maquinista frena de forma repentina y brusca, la parte delantera del tren es la primera en ser sometida a las fuerzas de frenado. (Cuando sólo la locomotora tiene frenado, este efecto es obviamente más extremo). La parte trasera del tren puede sobrepasar a la parte delantera y, en los casos en que la condición de acoplamiento es imperfecta, el cierre repentino resultante (un efecto denominado "rodaje") puede resultar en un vehículo en condición de tara (un tren vacío). vehículo de carga) siendo levantado momentáneamente, y abandonándose la vía. Este efecto era relativamente común en el siglo XIX. [12]
En tramos curvos, las fuerzas longitudinales (de tracción o de frenado) entre vehículos tienen una componente hacia el interior o hacia el exterior respectivamente de la curva. En situaciones extremas estas fuerzas laterales pueden ser suficientes para producir el descarrilamiento.
Un caso especial de problemas de manejo de trenes es el exceso de velocidad en curvas cerradas . Esto generalmente surge cuando un conductor no reduce la velocidad del tren en una sección con curva cerrada en una ruta que de otro modo tendría condiciones de mayor velocidad. En el caso extremo, esto da como resultado que el tren entre en una curva a una velocidad a la que no puede pasar la curva, y se produce un grave descarrilamiento. El mecanismo específico de esto puede implicar el vuelco (rotación) de la carrocería, pero es probable que implique la alteración de la estructura de la vía y el descarrilamiento como principal evento de falla, seguido del vuelco.
El sistema de guiado de los vehículos ferroviarios prácticos se basa en el efecto de dirección de la conicidad de las bandas de rodadura en curvas moderadas (hasta un radio de unos 500 m o unos 1.500 pies). En curvas más cerradas se produce un contacto entre las bridas y el efecto de guía de la brida depende de una fuerza vertical (el peso del vehículo).
Puede producirse un descarrilamiento al subir la brida si la relación entre estas fuerzas, L/V, es excesiva. La fuerza lateral L resulta no sólo de los efectos centrífugos, sino que un componente importante proviene del movimiento de un juego de ruedas que tiene un ángulo de ataque distinto de cero durante el funcionamiento con contacto de brida. El exceso de L/V puede deberse a la descarga de las ruedas o a perfiles inadecuados de la banda de rodadura del riel o de las ruedas. La física de esto se describe con más detalle a continuación, en la sección Interacción rueda-carril .
La descarga de las ruedas puede deberse a una torsión en la vía. Esto puede surgir si la inclinación (nivel transversal o peralte) de la vía varía considerablemente a lo largo de la distancia entre ejes de un vehículo y la suspensión del vehículo es muy rígida en torsión. En la situación cuasiestática, puede surgir en casos extremos de mala distribución de la carga o de inclinación extrema a baja velocidad.
Si un riel ha estado sujeto a un desgaste lateral extremo, o la pestaña de una rueda se ha desgastado en un ángulo inadecuado, es posible que la relación L/V exceda el valor que el ángulo de la pestaña puede resistir.
Si se realiza la reparación mediante soldadura de interruptores desgastados lateralmente, es posible que debido a una mala mano de obra se produzca una rampa en el perfil en la dirección orientada hacia el frente, que desvíe la brida de la rueda que se acerca hacia la cabeza del riel.
En situaciones extremas, la infraestructura puede estar gravemente distorsionada o incluso inexistente; esto puede deberse a diversas causas, incluyendo movimientos de tierras (deslizamientos y derrumbes de terraplenes), terremotos y otras perturbaciones terrestres importantes, o protección deficiente durante los procesos de trabajo, entre otras.
Interacción rueda-carril
Casi todos los sistemas ferroviarios prácticos utilizan ruedas fijadas a un eje común: las ruedas de ambos lados giran al unísono. Los tranvías que requieren niveles de piso bajos son la excepción, pero se pierden muchos beneficios en la guía del vehículo al tener ruedas desacopladas. [13]
La ventaja de las ruedas unidas se deriva de la conicidad de las bandas de rodadura : las bandas de rodadura no son cilíndricas , sino cónicas . [2] [13] En una vía recta ideal, un juego de ruedas correría centralmente, a medio camino entre los rieles.
El ejemplo que se muestra aquí utiliza una sección de vía con curva hacia la derecha. La atención se centra en la rueda del lado izquierdo, que está más involucrada con las fuerzas críticas para guiar el vagón a través de la curva.
El diagrama 1 a continuación muestra la rueda y el riel con el juego de ruedas recto y central en la vía. El juego de ruedas se aleja del observador. (Tenga en cuenta que el riel se muestra inclinado hacia adentro; esto se hace en vías modernas para hacer coincidir el perfil de la cabeza del riel con el perfil de la banda de rodadura de la rueda).
El diagrama 2 muestra el eje montado desplazado hacia la izquierda, debido a una curvatura de la vía o a una irregularidad geométrica. La rueda izquierda (que se muestra aquí) ahora tiene un diámetro ligeramente mayor; la rueda derecha de enfrente también se ha movido hacia la izquierda, hacia el centro de la vía, y circula con un diámetro ligeramente menor. Como las dos ruedas giran al mismo ritmo, la velocidad de avance de la rueda izquierda es un poco más rápida que la velocidad de avance de la rueda derecha. Esto hace que el juego de ruedas se curve hacia la derecha, corrigiendo el desplazamiento. Esto se realiza sin contacto de brida; Los juegos de ruedas se dirigen solos en curvas moderadas sin ningún contacto con las bridas.
Interacciones rueda-carril
Diagrama 1. Banda de rodadura de la rueda y riel durante el recorrido central (la perspectiva está al nivel de los ojos y mirando a lo largo del riel izquierdo)
Diagrama 2 Rueda y riel con rueda desplazada hacia la izquierda (la perspectiva está al nivel de los ojos y mirando a lo largo del riel izquierdo)
Diagrama 3 Bogie y juego de ruedas en una curva de giro a la derecha (perspectiva aérea)
Diagrama 4 Fuerzas L y V en curvas (la perspectiva está al nivel de los ojos con y entre los dos rieles, mirando hacia abajo de la vía)
Diagrama 5 Rueda y riel durante el ascenso de brida (la perspectiva está al nivel de los ojos y mirando a lo largo del riel izquierdo)
Diagrama 6 Rueda y riel desgastados durante el ascenso de brida (la perspectiva está al nivel de los ojos y mirando a lo largo del riel izquierdo)
Cuanto más pronunciada sea la curva, mayor será el desplazamiento lateral necesario para lograr la curvatura. En una curva muy pronunciada (típicamente de menos de aproximadamente 500 mo 1500 pies de radio), el ancho de la banda de rodadura de la rueda no es suficiente para lograr el efecto de dirección necesario y la pestaña de la rueda hace contacto con la cara del riel alto. [nota 3]
El diagrama 3 muestra el funcionamiento de los ejes montados en un bogie o en un vehículo de cuatro ruedas. El juego de ruedas no corre paralelo a la vía: está limitado por el bastidor del bogie y la suspensión, y se inclina hacia el exterior de la curva; es decir, su dirección de rodadura natural seguiría una trayectoria con curvas menos pronunciadas que la curva real de la vía. [nota 4]
El ángulo entre el camino natural y el camino real se llama ángulo de ataque (o ángulo de guiñada). A medida que el juego de ruedas avanza, el contacto de la brida lo obliga a deslizarse a través de la cabeza del riel. Todo el juego de ruedas se ve obligado a hacer esto, por lo que la rueda del riel inferior también se ve obligada a deslizarse a través de su riel. [nota 5]
Este deslizamiento requiere una fuerza considerable para que se produzca, y la fuerza de fricción que resiste el deslizamiento se denomina "L", la fuerza lateral. El juego de ruedas aplica una fuerza L hacia afuera de los rieles y los rieles aplican una fuerza L hacia adentro de las ruedas. Tenga en cuenta que esto es bastante independiente de la "fuerza centrífuga". [nota 6] Sin embargo, a velocidades más altas, la fuerza centrífuga se suma a la fuerza de fricción para hacer L.
La carga (fuerza vertical) sobre la rueda exterior se denomina V, de modo que en el Diagrama 4 se muestran las dos fuerzas L y V.
El contacto acero-acero tiene un coeficiente de fricción que puede llegar a 0,5 en condiciones secas, de modo que la fuerza lateral puede ser hasta 0,5 de la carga vertical de la rueda. [nota 7]
Durante este contacto de brida, la rueda sobre el carril superior está experimentando la fuerza lateral L, hacia el exterior de la curva. A medida que la rueda gira, la brida tiende a subir en el ángulo de la brida. Está sostenido por la carga vertical sobre la rueda V, de modo que si L/V excede la tangente trigonométrica del ángulo de contacto de la brida, se producirá un ascenso. La pestaña de la rueda subirá hasta la cabeza del carril donde no hay resistencia lateral en el movimiento de rodadura, y normalmente se produce un descarrilamiento por subida de la pestaña . En el Diagrama 5, el ángulo de contacto de la brida es bastante pronunciado y es poco probable que la brida suba. Sin embargo, si la cabeza del riel está desgastada lateralmente (corte lateral) o la brida está desgastada, como se muestra en el Diagrama 6, el ángulo de contacto es mucho más plano y es más probable que la brida suba. [3] [13]
Una vez que la pestaña de la rueda ha subido completamente a la cabeza del riel, no hay restricción lateral y es probable que el juego de ruedas siga el ángulo de guiñada, lo que hace que la rueda caiga fuera del riel. Una relación L/V superior a 0,6 se considera peligrosa. [2]
Se destaca que ésta es una descripción mucho más simplificada de la física; Los factores que complican la situación son la fluencia, los perfiles reales de ruedas y rieles, los efectos dinámicos, la rigidez de la restricción longitudinal en las cajas de grasa y el componente lateral de las fuerzas longitudinales (tracción y frenado). [12]
Reencarrilamiento
Un British Rail (EX. London North Eastern Railway ) B1 descarrilado siendo elevado nuevamente a las vías por una grúa ferroviaria en 1951.Descarrilar una locomotora utilizando un encarrilador y bloques de madera después de un descarrilamiento de un carril roto
Después de un descarrilamiento, naturalmente es necesario reponer el vehículo en la vía. Si no hay daños importantes en la vía, puede que eso sea todo lo que se necesita. Sin embargo, cuando los trenes en funcionamiento normal descarrilan a gran velocidad, una longitud considerable de vía puede resultar dañada o destruida; Se pueden causar daños secundarios mucho peores si se encuentra un puente.
En el caso de descarrilamientos de vagones simples en los que la posición final está cerca de la ubicación adecuada de la vía, normalmente es posible volver a colocar los juegos de ruedas descarrilados en la vía mediante rampas de encarrilamiento; Estos son bloques de metal diseñados para encajar sobre los rieles y proporcionar un camino ascendente de regreso a la vía. Generalmente se utiliza una locomotora para tirar del vagón. Una gran desventaja de hacerlo de esta manera es que las rampas pueden dañar gravemente la infraestructura, por lo que este procedimiento puede no utilizarse en varios países.
Si el vehículo descarrilado se encuentra más alejado de la vía, o su configuración (como un centro de gravedad alto o una distancia entre ejes muy corta) imposibilita el uso de rampas, se podrán utilizar gatos. En su forma más básica, el proceso implica levantar el bastidor del vehículo y luego dejarlo caer del gato hacia la vía. Es posible que sea necesario repetir esto.
Un proceso más sofisticado implica un proceso controlado que utiliza además gatos giratorios. Esta combinación de elevación y deslizamiento se denomina sistema de encarrilamiento hidráulico. Un sistema que consta de gatos elevadores hidráulicos de alta presión (utilizados para levantar el tren) para poder colocar un sistema deslizante debajo del vehículo. El sistema de deslizamiento consta de una viga (también llamada puente) con trineos o carros que se mueven lateralmente con un gato hidráulico de alta presión colocado horizontalmente para empujar el vehículo hacia atrás sobre la vía. Después de lo cual se vuelve a bajar a la pista.
Las fotografías de las primeras locomotoras a menudo indican que uno o más gatos se llevaban en el bastidor de la locomotora para este propósito, lo que se presume es una ocurrencia frecuente.
Cuando se necesitan trabajos de encarrilamiento más complejos, se pueden usar varias combinaciones de sistemas de cables y poleas, o el uso de una o más grúas sobre rieles para levantar una locomotora. [14] [15] En casos especiales se utilizan grúas viales, ya que tienen mayor capacidad de elevación y alcance, si el acceso por carretera al sitio es factible.
En circunstancias extremas, un vehículo descarrilado en un lugar incómodo puede ser desechado y cortado en el sitio, o simplemente abandonado como no recuperable.
En el accidente ferroviario de Hatfield en Inglaterra en 2000, en el que murieron cuatro personas, la fatiga por contacto con la rodadura había provocado grietas en las esquinas de múltiples vías de la superficie; Posteriormente se encontraron 300 grietas de este tipo en el lugar. El raíl se agrietó bajo el paso de un tren de pasajeros de alta velocidad, que descarriló. [dieciséis]
En el accidente ferroviario anterior de Hither Green , un segmento triangular de riel en una junta se desplazó y se atascó en la junta; descarriló un tren de pasajeros y murieron 49 personas. La causa fue el mantenimiento deficiente en un tramo de ruta operado intensivamente. [17]
Fallo mecánico primario de un componente del tren de rodaje de un vehículo.
En el desastre del tren de Eschede en Alemania, un tren de pasajeros de alta velocidad descarriló en 1998, matando a 101 personas. La causa principal fue la fractura por fatiga del metal de una rueda; el tren no logró sortear dos conjuntos de puntos y chocó contra el muelle de un puente. Fue el accidente ferroviario más grave en Alemania y también el más grave en cualquier línea de alta velocidad (más de 200 kilómetros por hora (120 mph)). Las pruebas ultrasónicas no habían revelado la fractura incipiente. [18]
Efectos dinámicos de la interacción vehículo-vía.
En 1967, en el Reino Unido se produjeron cuatro descarrilamientos debido al pandeo de una vía soldada continuamente ("CWR"): en Lichfield, el 10 de junio, un tren de vagones vacíos (un tren de vagones planos para el transporte de automóviles); el 13 de junio, un tren expreso de pasajeros descarriló en Somerton; el 15 de julio, un tren de carga (tren de contenedores) descarriló en Lamington; y el 23 de julio un tren expreso de pasajeros descarriló en Sandy. El informe oficial no fue del todo concluyente en cuanto a las causas, pero observó que el total anual de distorsiones por pandeo fue de 48 en 1969, habiendo sido de un solo dígito en todos los años anteriores, y que las distorsiones [relacionadas con el calor] por cada 1.000 millas por año fueron 10,42 para CWR y 2,98 para vía articulada en 1969, habiendo sido un máximo de 1,78 y 1,21 en los diez años anteriores. El 90% de las distorsiones podrían atribuirse a uno de los siguientes:
incumplimiento de las instrucciones para el tendido o mantenimiento de la vía CWR
interferencia reciente con la consolidación del lastre
el efecto de las discontinuidades en la trayectoria CWR, como puntos, etc.
factores extraños como el hundimiento de la formación. [19]
Operación incorrecta de los sistemas de control.
Una máquina de maniobras DB V90 descarriló en un punto en desuso
En el accidente ferroviario de Connington South el 5 de marzo de 1967 en Inglaterra, un señalizador movió las agujas inmediatamente delante de un tren que se acercaba. En el lugar existía señalización mecánica, y se creía que reemplazó incorrectamente la señal que protegía los puntos de peligro justo cuando la locomotora pasaba por él. Esto liberó el bloqueo de los puntos y los movió para conducir a una línea circular con una restricción de velocidad baja. El tren, que circulaba a 121 km/h (75 millas por hora), no pudo sortear los puntos en esa posición y cinco personas murieron. [20]
Eventos secundarios después de una colisión
Un tren de pasajeros descarriló en el accidente ferroviario de Polmont en el Reino Unido en 1984 al chocar contra una vaca a gran velocidad; la formación del tren tenía la locomotora en la parte trasera (propulsión) y un vehículo ligero con remolque delante. La vaca se había desviado hacia la línea desde tierras agrícolas adyacentes debido a una valla deficiente. En el descarrilamiento resultante murieron 13 personas. [21] Sin embargo, se pensó que esta era la primera aparición por esta causa (en el Reino Unido) desde 1948. [22]
Efectos del manejo del tren
El accidente ferroviario de Salisbury tuvo lugar el 1 de julio de 1906; un tren barco especial de primera clase procedente de Stonehousepool, Plymouth, Inglaterra, pasaba por la estación de Salisbury a unas 60 millas por hora (97 km/h); Había una curva cerrada de diez cadenas (660 pies, 200 m) de radio y una restricción de velocidad a 30 millas por hora (48 km/h). La locomotora volcó y chocó contra los vagones de un tren lechero que circulaba por la vía adyacente. 28 personas murieron. El conductor estaba sobrio y normalmente era confiable, pero nunca antes había conducido un tren sin parar a través de Salisbury. [23]
Ha habido varios otros descarrilamientos en el Reino Unido debido a que los trenes ingresaron a secciones de vía con velocidad restringida a velocidad excesiva; las causas generalmente han sido falta de atención del conductor por alcohol, cansancio u otras causas. Los casos más destacados fueron el accidente ferroviario de Nuneaton en 1975 (restricción temporal de velocidad vigente debido a obras en las vías, falla en la iluminación de las señales de advertencia), [24] el accidente de Morpeth en 1984 (el tren expreso con vagón cama para pasajeros viajaba a 50 millas por hora (80 km/h) curvas cerradas restringidas a toda velocidad; el alcohol es un factor; no hay víctimas mortales debido a la mejora de la resistencia a los choques de los vehículos) [25]
Esta locomotora fue descarrilada por el terremoto de San Francisco de 1906 . La locomotora tenía tres alojamientos de enganche de eslabones y pasadores para mover vagones de vía estándar y estrecha.
^ La Administración Federal de Ferrocarriles de EE. UU. clasifica los descarrilamientos de manera diferente, para uso de profesionales de la industria; Estos no son completamente útiles para lectores externos, pero para que estén completos, aquí se dan las agrupaciones principales:
Riel, barra de unión y anclaje
Defecto de geometría de vía
Reglas generales de cambio
Ruedas
Ejes y cojinetes
interruptores
Ranas, interruptores y aparatos de seguimiento.
Componentes de bogie (camión)
Manejo de trenes / maquillaje de trenes
Nivelación ferroviaria de carreteras
Fuente: Análisis de bases de datos de seguridad, Transportation Technology Center Inc, Pueblo Col, 2002, citado en Wu y Wilson , páginas 210-211.
^ En Network Rail, excluyendo así ciertas redes "Metro".
^ Se considera que el riel alto es el riel exterior en una curva; el riel bajo es el riel interior.
^ Yaw describe la situación en la que el eje longitudinal del juego de ruedas no es el mismo que el eje longitudinal de movimiento.
^ Esto se entendió ya en 1844, cuando Robert Stephenson dio evidencia de que "al tomar la curva, todas las ruedas estarán fijadas en los ejes y, al ser del mismo tamaño, por supuesto, el exterior tiene que abarcar más terreno que las interiores y, por lo tanto, las exteriores se deslizan al girar y, en consecuencia, como se ve en las estaciones de Bristol [donde los trenes de vía ancha tomaban curvas cerradas], se verá que dichas ruedas rechinan en su funcionamiento ". Stephenson estaba dando testimonio en la Cámara de los Comunes sobre el proyecto de ley del Ferrocarril del Sur de Devon, el 26 de abril de 1844, citado en Hugh Howes, The Struggle for the South Devon Railway , Twelveheads Press, Chacewater, 2012, ISBN 978 0 906294 74 1.
^ La fuerza centrífuga es un concepto imaginario conveniente; estrictamente hablando es la inercia de un cuerpo acelerado, igual al producto de la masa del cuerpo por la aceleración.
^ El valor de L está determinado por la carga en ambas ruedas del juego de ruedas multiplicada por el coeficiente de fricción, más la fuerza centrífuga. Pero el deslizamiento de la rueda en el riel inferior no es lateral: la banda de rodadura de la rueda en realidad se desliza hacia atrás (es decir, gira menos rápidamente de lo que requiere la velocidad de avance) y la fuerza de fricción lateral generada está limitada por el vector de la acción de deslizamiento.
Referencias
^ "Descarrilamientos y colisiones de trenes". Enciclopedia de la Gran Filadelfia . Consultado el 1 de diciembre de 2022 .
^ abc George D Bibel, Train Wreck: la ciencia forense de los desastres ferroviarios , Hopkins University Press, Baltimore, 2012, ISBN 978-1-4214-0590-2
^ abc Huimin Wu y Nicholas Wilson, Prevención y descarrilamiento de vehículos ferroviarios , en Handbook of Railway Vehicle Dynamics
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Otras lecturas
Iwnicki, Simón, ed. (2006). Manual de dinámica de vehículos ferroviarios . Boca Ratón, Florida: Taylor y Francis. ISBN 978-0-8493-3321-7.
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Diagrama 1.
