Protección contra deslizamiento de ruedas y protección contra deslizamiento de ruedas son términos ferroviarios utilizados para describir sistemas automáticos utilizados para detectar y prevenir el deslizamiento de las ruedas durante el frenado o el deslizamiento de las ruedas durante la aceleración. Esto es análogo al ABS y a los sistemas de control de tracción utilizados en los vehículos de motor. Es particularmente importante en condiciones de vías resbaladizas .
El lijado es un método para reducir el deslizamiento o deslizamiento de las ruedas. Las locomotoras y las unidades múltiples tienen cajas de arena que pueden entregar arena seca a los rieles delante de las ruedas. Esto puede iniciarse automáticamente cuando el sistema de protección contra deslizamiento de las ruedas detecta una pérdida de adherencia, o el conductor puede operarlo manualmente. El lijado se puede conectar a un sistema informático que determina la dirección del tren y dónde se debe aplicar la arena: delante o detrás de los camiones. En las locomotoras más antiguas había una palanca manual unida a una válvula que tenía tres posiciones: Apagado, Adelante y Atrás. [ cita necesaria ]
El equipo de protección contra deslizamiento de ruedas (WSP) generalmente se instala en trenes de pasajeros para controlar el comportamiento de los juegos de ruedas en condiciones de "baja adherencia" (fricción reducida entre ruedas y rieles). Se utiliza al frenar y puede considerarse análogo al freno antibloqueo (ABS) de los automóviles. El sistema también se puede utilizar para controlar (o proporcionar una entrada) al sistema de tracción para controlar el patinaje de las ruedas al aplicar potencia en condiciones de baja adherencia.
La “baja adherencia” en el riel potencialmente causa daños a las ruedas y a los rieles. Normalmente, las condiciones de baja adherencia están asociadas con causas ambientales derivadas de la caída estacional de las hojas o la contaminación industrial. En ocasiones, la causa puede ser otro factor menos evidente, como una ligera oxidación de la cabeza del riel o incluso enjambres de insectos.
Cuando un tren frena, la baja adherencia se manifiesta como un deslizamiento de las ruedas cuando el juego de ruedas gira a una velocidad menor que la velocidad de avance del tren. El ejemplo más extremo de esto es cuando la rueda deja de girar por completo (deslizamiento de la rueda) mientras el tren aún está en movimiento y puede provocar un "pinchazo" causado por la abrasión del acero más blando de la rueda por el acero más duro del riel.
Sin embargo, no es necesario que el juego de ruedas se bloquee completamente para que se produzcan daños. Si el deslizamiento es significativo, se puede acumular calor en la zona de contacto entre la rueda y el riel lo suficiente como para modificar permanentemente la estructura cristalina del acero de la rueda. El acero se vuelve más quebradizo ( martensita ), lo que provoca la formación de cavidades en la rueda. Los pinchazos de las ruedas de los vehículos ferroviarios son muy evidentes por su característico “bang-bang” al compás de la velocidad del tren. Normalmente es necesario utilizar un torno de ruedas para eliminar una capa de banda de rodadura causada por un pinchazo o una cavidad grave, lo que reduce la vida útil de la rueda y supone un coste operativo importante para la industria ferroviaria.
En la tracción, la baja adherencia puede hacer que un juego de ruedas acelere más rápidamente que el tren (patinaje de las ruedas) hasta el punto de dañar el sistema de tracción o provocar daños a la rueda y al riel (quemadura del riel).
El WSP generalmente se instala como estándar en flotas nuevas de múltiples unidades. La función principal del WSP es mejorar la capacidad de un tren para detenerse en condiciones de mala adherencia. Sin embargo, dentro de la industria ferroviaria también se reconoce que es valioso para proteger las ruedas de daños durante el deslizamiento al frenar o patinar en la tracción. Esta mejora se logra regulando la velocidad del juego de ruedas de manera controlada para que mantenga un nivel de deslizamiento relativamente constante. [ cita necesaria ] El deslizamiento controlado tiene el efecto de acondicionar la capa de contaminación en el riel (acción de fregado), mejorando así el nivel de fricción y mejorando la capacidad del tren para detenerse. El deslizamiento controlado de las ruedas también puede tener una acción de limpieza limitada en la cabeza del riel a lo largo de un tren. Esto tiende a dar como resultado que los vehículos de atrás tengan más agarre que los de adelante.
WSP monitorea continuamente la velocidad de rotación de cada eje en la locomotora o unidad múltiple, e interviene cada vez que detecta una diferencia significativa en cualquier eje.
Si se produce un deslizamiento de las ruedas mientras el controlador de potencia está abierto, el WSP cortará la energía a los motores de tracción afectados. A pesar de esto, la mayoría de las compañías ferroviarias aconsejan a sus conductores cerrar el controlador de potencia [1] y dejar que las ruedas patinadas se estabilicen antes de volver a abrir el controlador en una posición baja porque se puede lograr el control del tren más rápidamente.
Sin embargo, cuando se produce un deslizamiento de las ruedas y el WSP suelta los frenos de los ejes afectados, se indica a los conductores que dejen la manija del freno en paz [1] y dejen que el WSP controle el frenado del tren. Esto se debe a que el conductor está sentado sobre el bogie delantero del tren, donde el deslizamiento de las ruedas suele ser más grave. [1] Este deslizamiento de las ruedas limpiará parcialmente la cabeza del riel y, por lo tanto, más abajo en el tren las ruedas lograrán una mejor adherencia y, por lo tanto, un mejor efecto de frenado.
Conducir un tren en condiciones de baja adherencia requiere experiencia. No reconocer y responder correctamente a la contaminación de la cabecera del ferrocarril o a las condiciones ambientales que causan una baja adherencia puede provocar incidentes de seguridad, como una señal pasada en peligro , una colisión o una estación invadida.
Antes de cada temporada de caída de hojas, muchas compañías ferroviarias organizan cursos de baja adherencia [1] para sus conductores recién cualificados. Consiste en hacerse cargo de un tramo de línea durante un período de tranquilidad. Utilizando marcadores a lo largo de la línea, cada conductor acelera su tren y luego aplica un freno de servicio completo en condiciones normales de adherencia. Luego, la cabeza del riel se trata con un contaminante que tiene un bajo coeficiente de fricción . En la segunda carrera, el conductor experimentará el sonido y la sensación del WSP activando y operando las válvulas de purga en los cilindros de freno, y la distancia de frenado será considerablemente mayor.
Aunque esto sólo proporciona 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 ocurra. [1]
Los sistemas WSP modernos están controlados por microprocesador y emplean válvulas de dos etapas que permiten un control preciso de la presión del aire en los cilindros de freno. Esto es esencial para poder capturar y controlar una rueda deslizante y minimizar la cantidad de recurso de aire utilizado por el WSP. Cuando se aplica el freno, el WSP primero aplica el freno dinámico. Si esto no funciona, "combina" los sistemas de frenado dinámico y de fricción. [2] Si el control aún no se establece, el sistema vuelve al frenado por fricción solo cuando las válvulas de purga [2] hacen circular rápidamente el aire en los cilindros de freno. Ejemplos de este tipo de equipos son los fabricados por Knorr Bremse (EP compact, EP2002), Faiveley Transport (EPAC) y POLI Wabtec (ATHENA).
Los fabricantes de equipos WSP incluyen Faiveley Transport , Knorr-Bremse, Wabtec , DAKO, KES & Co GmbH, Mitsubishi, Siemens, Selectron Systems AG y ABB.
Demostrar la mejora proporcionada por un sistema WSP es muy difícil ya que la condición de baja adherencia que ocurre naturalmente en el riel puede ser difícil de recrear en un entorno de pista de prueba.
Para las pruebas en pista, históricamente se ha utilizado una solución a base de detergente para proporcionar condiciones de prueba de baja adherencia. Las normas europeas e internacionales a menudo hacen referencia a este método de prueba ( BS-EN 15595 , UIC 541-05 ). En el Reino Unido, British Rail Research adoptó dos enfoques, incluido un método de simulación de laboratorio para todas las aprobaciones de WSP desde alrededor de 1992, y pruebas de vía utilizando cinta de papel cuidadosamente acondicionada y adherida a la cabecera del ferrocarril. Se cree que el método de la cinta de papel utilizado en el Reino Unido ofrece una representación realista de las difíciles condiciones de muy baja adherencia que se encuentran durante la caída de las hojas en otoño. Con el aumento de la privatización de los ferrocarriles en Europa, las pruebas de vía se han vuelto muy costosas de organizar y realizar. Como consecuencia, las pruebas basadas en simulación se están volviendo cada vez más populares entre los fabricantes de WSP y los organismos nacionales.
Las pruebas de simulación emplean una representación por computadora del tren y las condiciones de la vía, y se proporcionan señales al sistema WSP que efectivamente lo engañan haciéndole creer que está instalado en un tren real. La mayoría de los fabricantes de WSP tienen cierta capacidad de simulación y también hay instalaciones disponibles de organismos nacionales o instalaciones de prueba independientes como Deutsche Bahn (DB Alemania), Ferrovie dello Stato (FS Italia) y DeltaRail Group (formalmente BR Research) (Reino Unido y Irlanda).