Un detector de defectos es un dispositivo que se utiliza en los ferrocarriles para detectar problemas en los ejes y las señales de los trenes que pasan . Los detectores normalmente están integrados en las vías y a menudo incluyen sensores para detectar distintos tipos de problemas que podrían ocurrir. Los detectores de defectos fueron uno de los inventos que permitieron a los ferrocarriles estadounidenses eliminar el furgón de cola en la parte trasera del tren, así como varios agentes de estación colocados a lo largo de las rutas activas para detectar condiciones inseguras. Desde entonces, el uso de detectores de defectos se ha extendido al extranjero a otros sistemas ferroviarios.
Antes de la llegada de los detectores automáticos, la tripulación de a bordo del tren y los trabajadores de las vías solían inspeccionar visualmente los trenes en busca de defectos; por ejemplo, las " cajas calientes " (cojinetes sobrecalentados) echaban humo o brillaban de color rojo. En la década de 1940, los detectores automáticos de defectos incluían sensores infrarrojos para las cajas calientes, cables que delineaban el espacio libre para detectar cargas altas y anchas y "barras frágiles" ( barras frangibles montadas entre los raíles) para detectar equipos de arrastre. Los detectores transmitían sus datos a través de enlaces cableados a lectores remotos en estaciones, oficinas o torres de enclavamiento , donde un calibre con aguja y cilindro registraba una lectura para cada eje; un defecto registraba un pico agudo en el gráfico y sonaba una alarma o se daba una señal visible a la tripulación del tren.
Los primeros detectores computarizados tenían luces que indicaban la naturaleza del defecto y una pantalla numérica del número de eje asociado.
Seaboard Air Line fue la primera empresa ferroviaria en instalar detectores de defectos que "transmitían" sus resultados a través de radios transportadas por la tripulación del tren a partir de 1960 aproximadamente. El primero de ellos se instaló en Riceboro (Georgia ) en su ahora abandonada subdivisión Everett. Los modelos posteriores permitieron a las tripulaciones interactuar con el detector mediante una función de tonos táctiles en sus radios para recuperar el informe de defectos. Hoy en día, los detectores de defectos suelen formar parte de las plataformas de control general que realizan un seguimiento del estado del tren. [1]
Un detector de defectos sonaría así: (Esta fue la lectura del tren CSX Q452-05 realizada por el detector de defectos de Campville el 6 de abril de 2019. El detector de defectos está ubicado en Campville, Florida , en la subdivisión CSX Wildwood ).
DETECTOR DE DEFECTOS EN EQUIPO CSX. HILO 7-0-0-PUNTO-1. SIN DEFECTOS. SIN DEFECTOS. TOTAL DE EJES 7-3-8. LONGITUD DEL TREN 1-3-7-6-4. VELOCIDAD 4-5. FINAL DE LA TRANSMISIÓN.
En la década de 2000, los detectores de defectos han incorporado cada vez más computadoras para generar informes más detallados y precisos sobre el estado de los trenes. Los sistemas modernos utilizan programas informáticos para analizar fotografías e identificar posibles errores para que los revisen los humanos. [2] Uno de los objetivos ha sido reducir la cantidad de falsos positivos, que requieren que los trenes se detengan y sean inspeccionados, lo que causa demoras. [2]
Los detectores de defectos instalados pueden incluir una amplia selección de sensores diferentes. Los tipos de sensores se describen en las subsecciones siguientes:
Las cajas calientes o detectores de cojinetes calientes (HBD) se utilizan para medir la temperatura de los cojinetes de un tren. Por lo general, consisten en dos sensores infrarrojos ubicados a cada lado de las vías que observan los cojinetes del tren. [3]
Registran la radiación de cada cojinete que pasa sobre ellos. Si un cojinete alcanza la temperatura máxima para un desplazamiento seguro, el detector lo marcará como un defecto. Debido a que los cojinetes pueden quemarse en tan solo tres minutos, las instalaciones de detectores de caja caliente son extremadamente comunes en muchos ferrocarriles. [3]
Estos detectores escuchan los sonidos de los trenes que pasan e identifican los sonidos que corresponden a cojinetes defectuosos. [2] Si se identifica un sonido similar al ruido producido por un cojinete defectuoso, el vagón que produce el ruido debe ser retirado del tren en la siguiente parada para ser inspeccionado y reparado si es necesario. Estos detectores también se utilizan para reducir la cantidad de falsos positivos generados por los detectores de caja caliente. [2]
Una columna de conos se encuentra a lo largo de todo el ancho de la vía (como una traviesa) unida a un cambio de agujas. Cualquier cosa que se arrastre desde el tren chocará con este cono, empujándolo hacia atrás y rompiendo así el contacto. Luego regresa a su posición normal para prepararse para cualquier otra cosa que pueda arrastrarse debajo del tren. El detector registrará esta acción y la marcará como un defecto. Las barras frágiles todavía se utilizan en otros lugares, pero deben repararse. Con el tiempo, las aletas metálicas del detector de equipos de arrastre deben reemplazarse debido a que están muy dañadas. [3]
Los sistemas de un solo uso suelen incluir una barra de enganche frangible o un cable o trenza de acero inoxidable tendida entre los rieles y, por lo general, también por fuera de ellos, sujetada a las traviesas. Si la barra o la trenza es golpeada por algo, se rompe y el disyuntor alerta de que hay un elemento arrastrado. [3]
Los sistemas de reinicio automático generalmente implican un sistema de pasador pivotante que permite que el objetivo se reinicie después de un impacto.
Los rayos infrarrojos se colocan horizontalmente sobre la vía (vagón alto) o verticalmente junto a la vía (carga desplazada). Todo lo que rompa el rayo se considerará un defecto. Se coloca un detector de vagón alto en cualquier lugar donde un vagón con exceso de altura pueda desviarse hacia una línea de baja altura libre. Un detector de carga desplazada se encuentra principalmente en ferrocarriles donde predominan los trenes de doble estiba , ya que los contenedores pueden desalinearse y presentar un peligro para las cerchas del puente o las paredes del túnel.
Los sensores de las ruedas situados a lo largo de las vías detectan los puntos planos de las ruedas del tren. Cualquier rueda pinchada que resulte demasiado peligrosa para circular (un punto plano grande en la rueda del tren) se considerará un defecto. Normalmente, estos sistemas utilizan acelerómetros, extensómetros, métodos de fibra óptica o el más moderno detector de fase de impacto de ruedas (WIPD). Un detector de carga de impacto de ruedas (WILD) mide los impactos, pero no normaliza estas mediciones de impacto con nada: simplemente mide la lectura del impacto. No intentan tener en cuenta las diferencias en la masa suspendida, ya que miden el impacto del defecto de la rueda en lugar de la carga de impacto. Por lo tanto, el mismo defecto de rueda registrará un impacto mucho mayor cuando un vagón está cargado, en comparación con cuando está vacío. [4]
Un detector de control del estado de las ruedas controla el estado de la rueda independientemente de la masa suspendida, es decir, de la carga. Para ello, restan la masa de la rueda para obtener el valor de impacto normalizado. Por lo tanto, estos sistemas suelen ser mejores para detectar defectos más pequeños con mayor resolución.
Normalmente, se trata de una serie de detectores infrarrojos laterales que pueden detectar si una rueda se ha bloqueado y se está deslizando por la pista o si los frenos se han bloqueado y han provocado que toda la rueda se caliente.
Estos detectores son típicamente un sistema de báscula puente rudimentario y/o WILD, ya que sólo se ocupan de medir las diferencias de peso. No tienen que ser tan precisos como los sistemas de báscula puente o WILD adecuados, pero lo suficientemente precisos como para poder promediar el peso de los bogies durante un paso de tren para calcular el equilibrio relativo de los vagones, para establecer si un raíl está cargado inaceptablemente más (en porcentaje) que el otro. Esto normalmente no se realiza en vagones vacíos debido a los desequilibrios porcentuales significativos que pueden ser causados por fluctuaciones en el peso debido a la geometría de la trayectoria del bogie o problemas de oscilación, que en términos de diferencias de peso son relativamente acentuados en comparación con cuando un vagón está cargado.
Estos detectores pueden utilizar una variedad de sensores (video, láser, infrarrojos), pero por lo general son una disposición de cortina de seguridad: un pórtico sobre el riel con sensores para detectar cualquier cosa fuera del gálibo . Por lo tanto, verifican el margen de seguridad y alertan si se detecta algo fuera de él.
Estos sistemas son diferentes a los detectores de equipos de arrastre, que buscan cualquier cosa que se arrastre desde el tren hasta las traviesas. Los detectores de mangueras bajas buscan específicamente entre dos vagones para medir la caída de las mangueras de freno. Las mangueras de freno necesitan un poco de caída, pero no tanta como para que puedan entrar en contacto con el suelo o el equipo y soltarse.
Por lo general, estos sistemas emplean una barra vertical instalada en un lado de la vía, con sensores infrarrojos apuntando a través de la vía hacia una barra de acoplamiento con receptores instalados apuntando hacia atrás a los rayos infrarrojos. Cuando pasa un tren, los sensores infrarrojos miran específicamente hacia el área de acoplamiento y alertan si se detecta algo en el área que esté por debajo de lo aceptable.
Estos sistemas se basan en una serie de dispositivos de video en varias ubicaciones entre los rieles y cada lado de la vía, que buscan componentes específicos del bogie (como viga de freno, resortes, cuñas de fricción, etc.) y estos datos luego se someten a un análisis de imágenes para determinar si hay problemas de mantenimiento. [2]
Se trata de conjuntos de láser instalados entre las traviesas o en su lugar. Apuntan hacia el perfil de la rueda y miden específicamente la forma del perfil, tomando diversas medidas de ángulos y longitudes. Los sistemas también proporcionan mediciones diferenciales para las dos ruedas de un juego de ruedas.
Los detectores de rendimiento del bogie monitorean la geometría del seguimiento del bogie y el comportamiento de oscilación (inestabilidad).
La geometría de seguimiento de los bogies incluye la posición de seguimiento y el ángulo de ataque por eje, así como la rotación, el desplazamiento, la desalineación entre ejes y el error de seguimiento por bogie. Los detectores de rendimiento de los bogies pueden proporcionar una detección temprana de defectos en los bogies y una advertencia temprana de riesgos de descarrilamiento por ascenso de la pestaña o rotura del riel. [5]
Los detectores de rendimiento de bogies generalmente utilizan métodos ópticos y se instalan adyacentes a la vía con sensores de ruedas fijados a los rieles.
Estos detectores inyectan y controlan señales de radio en el riel o se basan en la continuidad eléctrica de los circuitos existentes en las vías para detectar roturas en las vías. Estos detectores son los más utilizados en las redes de alta velocidad.
Estos detectores son una red de pequeños detectores instalados contra un tramo particular de riel. Los detectores suelen ser una combinación de sensores de temperatura y medidores de tensión (por lo que miden en grados Celsius y kilonewtons de fuerza). Miden la temperatura y la tensión en el riel para asegurarse de que estas medidas no superen los límites de la integridad estructural.
Estos sistemas se calibran inicialmente para un "estado neutro" particular midiendo el riel con compresión neutra (sin tracción ni empuje) y una temperatura ambiente neutra acordada. Luego, el sistema mide el riel para detectar si estos parámetros se alejan demasiado del estado neutro y alerta si el riel se está acercando a una violación de la integridad estructural.
Se trata de una combinación de acelerómetros en la vía y otro acelerómetro instalado en el lecho de roca junto a la vía. La correlación de estas mediciones indica cuánto ruido transmitido por la vía se propaga a través del balasto hacia los estratos del lecho de roca. Esto se correlaciona directamente con los niveles de ruido que se experimentan en el área circundante.
Los sistemas de ruido basados en tierra se instalan comúnmente cerca o dentro de túneles.
Estos sistemas se diferencian de los sistemas de imágenes de video genéricos, ya que están dedicados específicamente a generar imágenes de la banda sobre el riel que contiene la zapata de freno. El sistema identifica la placa posterior de la zapata de freno y luego calcula cuánto bloque de freno queda en milímetros. Si el sistema no detecta ningún bloque de freno más allá de la placa posterior, generalmente identifica que falta la pastilla.
Ver: Pesaje de ferrocarriles en movimiento y Cargas por eje de ferrocarril
Un puente cruza la vía con dos rayos láser que brillan a cada lado del tren que pasa. Todo lo que atraviese el rayo se considerará un defecto. Este sensor también puede estar integrado en el detector de vagones elevados.
