El riel resbaladizo o la baja adherencia a la cabeza del riel [ 1] [2] [3] es una condición de los ferrocarriles (vías) donde la contaminación de la cabeza del riel reduce la tracción entre la rueda y el riel. Esto puede provocar que las ruedas patinen cuando el tren toma fuerza y que patinen cuando el tren frena. Una causa común de contaminación son las hojas caídas que se adhieren a la cabeza del riel (superficie superior) de las vías del tren . La condición da como resultado una reducción significativa de la fricción entre las ruedas del tren y los rieles y, en casos extremos, puede hacer que la vía quede temporalmente inutilizable. En Gran Bretaña, la situación se conoce coloquialmente como " hojas en la vía ".
La contaminación de las vías del ferrocarril causada por las condiciones climáticas puede ocurrir en cualquier época del año.
La temporada de caída de las hojas es la que más perturbaciones provoca en el funcionamiento de los ferrocarriles. [4] En zonas con bosques muy caducifolios como los estados del Atlántico medio de Estados Unidos , 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 vía férrea, algunas se acumulan en la cabeza de la vía y luego los trenes las comprimen fuertemente formando una capa resbaladiza de baja fricción sobre la vía y las bandas de rodadura de las ruedas. Si el clima es húmedo, las hojas mojadas se adhieren a la vía con mucha eficacia. La corriente de aire causada por el paso del tren hace que las hojas cercanas queden atrapadas en las corrientes de aire y se depositen más hojas en la cabeza de la vía. 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 generar problemas de baja adherencia cuando se deposita nieve y hielo sobre las vías de circulación. [4] Al igual que ocurre con los vehículos de carretera, el hielo negro puede provocar que los trenes tengan dificultades para ponerse en marcha o puede iniciar el deslizamiento de las ruedas durante el frenado.
Incluso el verano puede tener sus problemas. Una ligera lluvia después de un largo período de tiempo seco puede provocar a veces 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 del raíl, lo que reduce la adherencia. [8] [9] Aunque el efecto es solo a corto plazo, su imprevisibilidad puede provocar que se produzca un incidente importante. El rocío matinal puede tener el mismo efecto. [7] [10] [11]
Antes de 1960, 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 han utilizado cada vez más frenos de disco , lo que significa que ya no se produce la limpieza del material comprimido de las bandas de rodadura por abrasión. [12]
Un informe de la Comisión de Ferrocarriles de Inglaterra de mayo de 1851 señaló que se produjo un accidente cuando una pequeña locomotora que arrastraba un tren pesado no pudo encontrar agarre en el riel debido al estado sucio del balasto de la vía . Era deber del fogonero, cuando era necesario, bajarse de la locomotora y juntar el balasto de la vía para arrojarlo debajo de las ruedas motrices para mantener el agarre, pero en este caso particular, el balasto sucio, que contenía una proporción de tierra, no logró el resultado requerido. [13]
En la era de las locomotoras de vapor , los árboles y la vegetación que se encontraba a los lados de las vías se cortaban 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 dejó de realizar este mantenimiento, y el crecimiento adicional resultante aumenta la cantidad de hojas, lo que agrava el problema. [14]
Existen muchas sustancias que pueden provocar una baja adherencia cuando se depositan sobre la vía. En Victoria , Australia, las ruedas de los trenes aplastaron plagas de milpiés portugueses introducidos que cruzaban las vías, lo que provocó que el operador ferroviario de pasajeros V/Line fuera multado con más de 700.000 dólares por cancelaciones y falta de puntualidad en un trimestre de 2001. [15] En 2009, las vías ferroviarias 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 de rieles resbaladizos causados por orugas en Queensland . [17] Las langostas aplastadas afectaron las operaciones ferroviarias de la Otavi Mining and Railway Company en el suroeste de África (actual Namibia ) en 1924.
La pérdida de fricción entre las ruedas y el raíl da como resultado 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 más largas y, en casos extremos, las ruedas pueden incluso bloquearse, lo que hace que el tren se deslice. Las locomotoras modernas y las unidades múltiples están equipadas con protección contra deslizamiento de ruedas para contrarrestar las condiciones resbaladizas del raíl. Las ruedas bloqueadas pueden autopulir puntos planos en los neumáticos de acero, especialmente si las ruedas todavía se deslizan al llegar a una sección del raíl no engrasada, por ejemplo, una que haya sido lijada previamente. Esto hace que las ruedas se desvíen del perfil (conocido coloquialmente como "pinchazos de rueda"), [18] lo que posteriormente conduce a una vibración severa y a la necesidad de volver a perfilar o volver a poner neumáticos a las ruedas con un gran gasto.
En casos extremos, la acumulación de material de hojas puede aislar eléctricamente las ruedas de los rieles, lo que provoca una falla del equipo de señalización para 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 estimó que los problemas de mala adherencia le costaron 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 con chorro de agua o con chorro de arena los depósitos acumulados, o para recubrirlos con un material de alta fricción. El chorro de agua se lleva a cabo generalmente con chorros de agua, a menudo en combinación con aparatos de fregado mecánico. El método de recubrimiento generalmente implica depositar arena en una pasta sobre el riel; 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 mediante aplicadores manuales. [22]
Los aplicadores de gel de tracción instalados en la vía [23], que aplican líquido a la cabeza del riel cuando pasa el tren, se instalan en sitios donde regularmente se produce una baja adherencia significativa, como en los accesos a las estaciones.
Ambos procesos son eficaces durante un tiempo limitado; el método de chorro de arena deja de ser eficaz en cuanto cae la siguiente hoja; el método de deposición de arena es más duradero, aunque la lluvia suele eliminar la arena depositada rápidamente. Otro método consiste en utilizar una chispa eléctrica de alto voltaje o plasma para volatilizar el material depositado, pero este método solo se ha utilizado de forma experimental, ya que presenta dificultades como 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 de los deslizamientos otoñales, utilizando dos LaserTrains de 25 mph (40 km/h). [24]
Las locomotoras y sus unidades están equipadas con lijadoras que aplican una fina capa de arena seca sobre la cabeza del riel. Esto favorece la adherencia durante el frenado y la aceleración.
Se están probando diversos métodos novedosos para limpiar la contaminación de las cabezas de los rieles. Uno de ellos utiliza CO2 sólido ( " hielo seco") [25] que se dispara a la vía a través de una boquilla, eliminando la contaminación mediante enfriamiento de la superficie, energía cinética y sublimación. [26] Otros métodos que se han probado incluyen plasma de microondas [27] y ultrasonidos. [28]
Los equipos de protección antideslizamiento de ruedas (WSP) se instalan en trenes de pasajeros para gestionar el comportamiento de los ejes en condiciones de baja adherencia. Cuando el tren frena, se comporta como el sistema ABS de los coches, liberando el freno de cualquier eje si detecta que se está bloqueando. El 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 pasarse una señal en peligro o "pasarse" de una estación. En esos casos, los maquinistas adoptan una "conducción defensiva" [4] , que implica frenar antes y con más suavidad de lo habitual. Además, se aplica menos potencia al poner en marcha los trenes.
Antes de cada temporada de caída de hojas, las compañías ferroviarias pueden organizar un entrenamiento de baja adherencia [4] para los conductores recién calificados. Esto consiste en hacerse cargo de una sección de la línea durante un período tranquilo. Usando marcadores al costado de la vía, cada conductor acelera su tren y luego aplica un freno de servicio completo en condiciones de adherencia normales. Luego, la cabeza del riel se trata con un contaminante que tiene un coeficiente de fricción bajo . En el segundo recorrido, el conductor experimentará el sonido y la sensación del tren deslizándose, y la distancia de frenado será considerablemente mayor.
Si bien esto proporciona solo 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 esto ocurra.
En el Reino Unido, algunas compañías operadoras de trenes de pasajeros publican un horario especial de "caída de hojas" [29] para permitir el tiempo adicional que requieren el frenado y la aceleración más suaves.
Cualquier información sobre la ubicación y la gravedad de las condiciones de baja adherencia permitirá a los conductores de trenes advertirles de los problemas. En el Reino Unido existen varias fuentes:
La eliminación de árboles caducifolios en las márgenes de las líneas es un método de gestión para controlar el problema; sin embargo, existe resistencia política a esta medida en zonas pobladas.
Los rieles resbaladizos han provocado graves interrupciones en el servicio ferroviario, en particular en las principales áreas metropolitanas como Nueva York o Boston . En noviembre de 2006, se culpó a estos rieles de que aproximadamente un tercio de los vagones de pasajeros de las líneas Hudson y Harlem de Metro-North Railroad quedaran fuera de servicio. [6] Durante el mismo período, en el Long Island Rail Road , casi el 25% de los vagones estuvieron fuera de servicio debido a los rieles resbaladizos. [32] [33]
En los EE. UU., Amtrak , la Autoridad de Transporte de la Bahía de Massachusetts , SEPTA del sudeste de Pensilvania , [34] el servicio de trenes de cercanías Metra de Chicago y MARC , que presta servicio en Baltimore y Washington, DC, han informado de retrasos debido a vías resbaladizas. [5]
Los métodos para lidiar con los rieles resbaladizos incluyen la poda de árboles, la liberación de arena sobre las ruedas del tren para tracción , chorros de agua a alta presión y, lo más costoso, el uso de chorros de láser de alta potencia para limpiar los rieles de hojas. [5] [35]
Metro-North ha diseñado un sistema denominado "Waterworld", que consiste en un gran vagón plano que lanza chorros de agua a alta presión sobre los raíles a medida que el vagón se desplaza sobre ellos. [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 conectado a un vagón de tren en movimiento, rocía agua a una presión de 20.000 psi (140 MPa) sobre la parte del raíl 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 que los rieles se vuelvan resbaladizos son los Gel Trains. Estos tres trenes rocían una mezcla de Sandite a alta presión sobre los rieles; en el 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 consisten en una lavadora a presión y un dispensador de gel montados en un vagón plano reconvertido y un vagón cisterna que transporta agua. Son arrastrados en un extremo por uno de los diésel de trabajo de SEPTA (o un diésel prestado de una línea corta local como el West Chester Railroad ), y controlados en el otro extremo por una antigua unidad de cabina "Power Pack" de LIRR (una antigua ALCO FA , la otra antigua 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 modifican sus horarios y publican "horarios especiales de otoño". [29]
Durante el otoño, una flota de trenes de tratamiento de las cabezas de los raíles (RHTT) [40] circula por la red utilizando chorros de agua a alta presión para limpiar las cabezas de los raíles. Estos trenes están programados para circular entre los servicios diurnos programados y también durante la noche, cuando una menor actividad ferroviaria puede permitir que se acumule la contaminación de las cabezas de los raíles.
La naturaleza críptica de las explicaciones de las compañías ferroviarias sobre los rieles resbaladizos y fenómenos relacionados hizo que la frase "hojas en la vía" fuera una broma permanente, [41] y, junto con variantes como " el tipo incorrecto de nieve ", es vista por los miembros del público que no están familiarizados con el problema como una excusa para un mal servicio. [42] [43]
Entre los árboles locales especialmente problemáticos se encuentran el sicomoro , el tilo , el castaño de Indias y el castaño dulce , el fresno y el álamo , que vuelven a crecer o rebrotan después de ser podados y tienen hojas grandes y planas que se adhieren a la línea y provocan graves resbalones. [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 especialmente problemáticos porque tienden a perder ramas. [44]
En 2003, un término que se utilizaba para referirse al corte o tala de árboles cerca de las líneas era "gestión de la vegetación junto a las líneas". [44]
Los raíles 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 se exige a los trenes 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 galones estadounidenses) de este gel en la red ferroviaria holandesa. [47] En otoño de 2014, NS y ProRail anunciaron un proyecto piloto, en colaboración con la Universidad Tecnológica de Delft , para utilizar láseres para eliminar contaminaciones. [48]