Una vía férrea ( terminología del inglés británico y UIC ) o vía férrea ( inglés americano ), también conocida como vía de tren o vía permanente (a menudo " perway " [1] en Australia o " P Way " en Gran Bretaña [2] ), es la estructura de un ferrocarril o vía férrea que consta de los rieles , sujetadores , traviesas de ferrocarril (durmientes, inglés británico) y balasto (o vía de losa ), más la subrasante subyacente . Permite que los trenes se muevan al proporcionar una superficie confiable para que rueden sus ruedas. Las primeras vías se construían con rieles de madera o hierro fundido y traviesas de madera o piedra; desde la década de 1870, los rieles se han fabricado casi universalmente con acero.
El primer ferrocarril en Gran Bretaña fue el Wollaton Wagonway , construido en 1603 entre Wollaton y Strelley en Nottinghamshire. Utilizaba raíles de madera y fue el primero de los aproximadamente 50 tranvías con raíles de madera construidos durante los siguientes 164 años. [3] Estos primeros tranvías de madera generalmente usaban raíles de roble o haya, unidos a traviesas de madera con clavos de hierro o madera. Se colocaban grava o pequeñas piedras alrededor de las traviesas para mantenerlas en su lugar y proporcionar una pasarela para las personas o los caballos que movían los carros a lo largo de la vía. Los raíles generalmente tenían alrededor de 3 pies (0,91 m) de largo y no estaban unidos; en su lugar, se colocaban raíles adyacentes sobre una traviesa común. Los raíles rectos podían inclinarse en estas juntas para formar una vía curva primitiva. [3]
Los primeros rieles de hierro colocados en Gran Bretaña se instalaron en Darby Ironworks en Coalbrookdale en 1767. [4]
Cuando se introdujeron las locomotoras de vapor , a partir de 1804, las vías que se utilizaban en ese momento resultaron demasiado débiles para soportar el peso adicional. La locomotora pionera de Richard Trevithick en Pen-y-Darren rompió la vía de plataforma y tuvo que ser retirada. A medida que las locomotoras se generalizaron en las décadas de 1810 y 1820, los ingenieros construyeron formaciones de vías rígidas, con rieles de hierro montados sobre traviesas de piedra y sillas de hierro fundido que las sujetaban en su lugar. Esto resultó ser un error y pronto fue reemplazado por estructuras de vías flexibles que permitían un grado de movimiento elástico cuando los trenes pasaban sobre ellas. [3]
Tradicionalmente, las vías se construyen utilizando rieles de acero de fondo plano colocados y clavados o atornillados sobre traviesas de madera o de hormigón pretensado (conocidas como durmientes en América del Norte), con balasto de piedra triturada colocado debajo y alrededor de las traviesas. [5] [6]
La mayoría de los ferrocarriles modernos con tráfico pesado utilizan rieles soldados de manera continua que se unen a las traviesas con placas de base que distribuyen la carga. Cuando se utilizan traviesas de hormigón, se suele colocar una almohadilla de plástico o goma entre el riel y la placa de unión. El riel suele estar unido a la traviesa con fijaciones elásticas, aunque en América del Norte se utilizan ampliamente los clavos cortados . Durante gran parte del siglo XX, las vías ferroviarias utilizaban traviesas de madera blanda y rieles unidos, y una cantidad considerable de estas vías siguen estando en rutas secundarias y terciarias.
En América del Norte y Australia, los rieles de fondo plano se sujetaban a las traviesas con clavos a través de una placa de unión plana. En Gran Bretaña e Irlanda, los rieles de cabeza de toro se transportaban en sillas de hierro fundido que se sujetaban a las traviesas con clavos. En 1936, el ferrocarril de Londres, Midland y Escocia fue pionero en la conversión a rieles de fondo plano en Gran Bretaña, aunque las líneas anteriores ya lo habían utilizado en cierta medida. [3]
Al principio se utilizaron rieles articulados porque la tecnología contemporánea no ofrecía ninguna alternativa. Sin embargo, la debilidad intrínseca para resistir cargas verticales hace que el balasto se deprima y se impone una gran carga de trabajo de mantenimiento para evitar defectos geométricos inaceptables en las juntas. Las juntas también debían lubricarse y el desgaste en las superficies de contacto de las placas de unión (barras de unión) debía rectificarse mediante calces. Por esta razón, las vías articuladas no son económicamente adecuadas para ferrocarriles con gran actividad.
Las traviesas de madera están hechas de muchas maderas disponibles y, a menudo, se tratan con creosota , arseniato de cobre cromado u otros conservantes de la madera. Las traviesas de hormigón pretensado se utilizan a menudo donde la madera es escasa y donde el tonelaje o las velocidades son elevados. En algunas aplicaciones se utiliza acero.
El balasto de la vía suele ser piedra triturada, y su finalidad es soportar las traviesas y permitir cierto ajuste de su posición, permitiendo al mismo tiempo un drenaje libre.
Una desventaja de las estructuras de vía tradicionales es la gran demanda de mantenimiento, en particular de pavimentación (apisonado) y revestimiento para restaurar la geometría deseada de la vía y la suavidad de marcha del vehículo. La debilidad de la subrasante y las deficiencias de drenaje también generan altos costos de mantenimiento. Esto se puede superar utilizando vías sin balasto. En su forma más simple, esto consiste en una losa continua de hormigón (como una estructura de autopista) con los rieles apoyados directamente en su superficie superior (usando una almohadilla resiliente).
Existen varios sistemas patentados, entre los que se incluyen una losa de hormigón armado continuo y el uso de elementos de hormigón pretensado prefabricados colocados sobre una capa de base. Se han propuesto muchas permutaciones de diseño.
Sin embargo, la vía sin balasto tiene un alto costo inicial y, en el caso de los ferrocarriles existentes, la actualización a este tipo de vías requiere el cierre de la ruta durante un largo período. Su costo a lo largo de toda la vida útil puede ser menor debido a la reducción en el mantenimiento. La vía sin balasto generalmente se considera para nuevas rutas de muy alta velocidad o de carga muy alta, en extensiones cortas que requieren resistencia adicional (por ejemplo, estaciones de ferrocarril) o para reemplazos localizados donde existen dificultades excepcionales de mantenimiento, por ejemplo, en túneles. La mayoría de las líneas de tránsito rápido y los sistemas de metro con neumáticos de caucho utilizan vías sin balasto. [7]
Los primeros ferrocarriles (hacia la década de 1840) experimentaron con vías de apoyo continuo , en las que el riel se apoyaba a lo largo de su longitud, con ejemplos que incluyen la vía de apoyo de Brunel en el Great Western Railway , así como su uso en el Newcastle and North Shields Railway , [8] en el Lancashire and Yorkshire Railway según un diseño de John Hawkshaw , y en otros lugares. [9] Otros ingenieros también promovieron los diseños de apoyo continuo. [10] El sistema se probó en el ferrocarril de Baltimore y Ohio en la década de 1840, pero se descubrió que era más costoso de mantener que el riel con traviesas cruzadas . [11]
Este tipo de vía todavía existe en algunos puentes de Network Rail, donde los maderos se denominan vigas de apoyo o vigas longitudinales. Generalmente, la velocidad sobre estas estructuras es baja. [12]
Las aplicaciones posteriores de vías con soporte continuo incluyen la "vía de losa empotrada" de Balfour Beatty , que utiliza un perfil de riel rectangular redondeado (BB14072) incrustado en una base de hormigón encofrado deslizante (o prefabricado) (desarrollado en los años 2000). [13] [14] La "estructura de riel empotrada", utilizada en los Países Bajos desde 1976, inicialmente utilizaba un riel UIC 54 convencional incrustado en hormigón, y más tarde se desarrolló (a fines de los años 1990) para utilizar un perfil de riel SA42 con forma de "hongo"; también se ha desarrollado una versión para tren ligero que utiliza un riel apoyado en un canal de acero relleno de hormigón asfáltico (2002). [15]
La vía en escalera moderna puede considerarse una evolución de la vía de balasto. La vía en escalera utiliza traviesas alineadas en la misma dirección que los raíles con travesaños de contención de ancho de vía similares a peldaños. Existen tanto tipos con balasto como sin balasto.
Las vías modernas suelen utilizar acero laminado en caliente con un perfil de viga en I redondeada asimétrica . [16] A diferencia de otros usos del hierro y el acero , los rieles de los ferrocarriles están sujetos a tensiones muy altas y deben estar hechos de una aleación de acero de muy alta calidad. Se necesitaron muchas décadas para mejorar la calidad de los materiales, incluido el cambio del hierro al acero. Cuanto más fuertes sean los rieles y el resto de la vía, más pesados y rápidos serán los trenes que pueden transportar.
Otros perfiles de riel incluyen: riel de cabeza de toro ; riel ranurado ; riel de fondo plano (riel Vignoles o riel T con brida); riel de puente (en forma de U invertida utilizado en caminos de hormigón ); y riel Barlow (V invertida).
Los ferrocarriles norteamericanos hasta mediados y fines del siglo XX usaban rieles de 39 pies (11,9 m) de largo para poder transportarlos en vagones tipo góndola ( vagones abiertos ), a menudo de 40 pies (12,2 m) de largo; a medida que aumentaba el tamaño de las góndolas, también lo hacía la longitud de los rieles.
Según Railway Gazette International, la línea ferroviaria de 150 kilómetros planeada pero cancelada para la mina de hierro de Baffinland , en la isla de Baffin , habría utilizado aleaciones de acero al carbono más antiguas para sus rieles, en lugar de aleaciones más modernas y de mayor rendimiento, porque los rieles de aleaciones modernas pueden volverse frágiles a temperaturas muy bajas. [17]
Los primeros ferrocarriles norteamericanos utilizaban hierro sobre raíles de madera como medida de ahorro, pero abandonaron este método de construcción cuando el hierro se soltó, empezó a curvarse y se introdujo en los pisos de los vagones. Los primeros ferroviarios empezaron a denominar "cabezas de serpiente" a los raíles de hierro que atravesaban los pisos de los vagones. [18] [19]
El tranvía de Deeside, en el norte de Gales, utilizaba este tipo de raíl. Se inauguró alrededor de 1870 y cerró en 1947, aunque todavía hay largos tramos en los que se utilizan estos raíles. Fue uno de los últimos usos de raíles de madera con cubierta de hierro. [20]
El riel se clasifica por su densidad lineal , es decir, su masa sobre una longitud estándar. Un riel más pesado puede soportar mayores cargas por eje y velocidades de tren más altas sin sufrir daños que un riel más liviano, pero a un costo mayor. En América del Norte y el Reino Unido, el riel se clasifica en libras por yarda (generalmente se muestra como libra o lb ), por lo que un riel de 130 libras pesaría 130 lb/yd (64 kg/m). El rango habitual es de 115 a 141 lb/yd (57 a 70 kg/m). En Europa, el riel se clasifica en kilogramos por metro y el rango habitual es de 40 a 60 kg/m (81 a 121 lb/yd). El riel producido en serie más pesado fue de 155 libras por yarda (77 kg/m), laminado para el Ferrocarril de Pensilvania . [ cita requerida ]
Los raíles utilizados en el transporte ferroviario se fabrican en tramos de longitud fija. Los raíles se fabrican con la mayor longitud posible, ya que las uniones entre raíles son una fuente de debilidad. A lo largo de la historia de la producción de raíles, las longitudes han aumentado a medida que los procesos de fabricación han mejorado.
A continuación se muestran tramos de secciones individuales producidas por acerías , sin soldadura con termita . Los rieles más cortos se pueden soldar con soldadura por chispa , pero los tramos de riel siguientes no están soldados.
Richard Reynolds colocó los primeros rieles de hierro en Coalbrookdale. [21]Ferrocarril Stockton y Darlington de 15 pies (4,57 m) 5,6 lb/yd (2,78 kg/m)Ferrocarril de Liverpool y Manchester de 15 pies (4,57 m) . Rieles de perfil bajo a 35 lb/yd (17,4 kg/m), colocados principalmente sobre bloques de piedra.
Con 15 pies (4,6 m) de largo y un peso de 36 libras por yarda (17,9 kg/m), llegó a Filadelfia el primer uso del riel en T con brida en los Estados Unidos..svg/1280px-Flag_of_the_United_States_(1877%E2%80%931890).svg.png){kind=small}
39 pies (11,89 m) Estados Unidos para adaptarse a vagones de góndola de 40 pies de largo (12,19 m)Ferrocarril de Londres, Midland y Escocia de 45 y 60 pies (13,72 y 18,29 m) [22]60 pies (18,29 m) Ferrocarril británico71 pies (21,6 m) – báscula para rieles de acería ( balanza romana ) [23].svg/1280px-Flag_of_the_United_States_(1912-1959).svg.png){kind=small}
78 pies (23,77 m) – doble 39 pies [24].svg/1280px-Flag_of_Australia_(converted).svg.png){kind=small}
45 pies (13,72 m) Australia [25]La soldadura de raíles para lograr tramos más largos se introdujo por primera vez alrededor de 1893, lo que hizo que los viajes en tren fueran más silenciosos y seguros. Con la introducción de la soldadura con termita después de 1899, el proceso se volvió menos laborioso y omnipresente. [26]
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Hans Goldschmidt desarrolló la soldadura exotérmicaEl tranvía de Essen fue el primer ferrocarril en utilizar soldadura por termita; también se adaptaba a los circuitos de vías.svg/1280px-Flag_of_the_United_States_(1896%E2%80%931908).svg.png){kind=small}
George Pellissier soldó el ferrocarril de Holyoke Street , el primero en utilizar el proceso en América. Charles Cadwell desarrolló la soldadura exotérmica no ferrosa240 pies (73,2 m) soldados – (4 x 60 pies o 18,3 metros) [27]Las técnicas de producción modernas permitieron fabricar segmentos más largos sin soldar.
108 metros (354,3 pies) Corus (ahora British Steel (2016-presente) [28] )
108 metros (354,3 pies) Tata Steel Europe [29]
120 metros (393,7 pies) Voestalpine , [30]
121 metros (397,0 pies) Jindal [31]Los rieles más largos nuevos tienden a fabricarse como múltiplos simples de rieles más cortos, de modo que los rieles viejos se puedan reemplazar sin cortar. Se necesitarían algunos cortes, ya que se necesitan rieles ligeramente más largos en el exterior de las curvas cerradas en comparación con los rieles del interior.
Los rieles se pueden suministrar pretaladrados con orificios para pernos para placas de unión o sin ellos, donde se los soldará en su lugar. Generalmente, hay dos o tres orificios para pernos en cada extremo.
Los rieles se fabrican en longitudes fijas y deben unirse de extremo a extremo para formar una superficie continua sobre la que puedan circular los trenes. El método tradicional para unir los rieles es atornillarlos entre sí mediante placas de unión de metal (barras de unión en los EE. UU.), lo que produce vías unidas . Para un uso más moderno, en particular cuando se requieren velocidades más altas, las longitudes de riel se pueden soldar entre sí para formar rieles soldados continuos (CWR).
Las vías articuladas se construyen utilizando tramos de rieles, generalmente de alrededor de 20 m (66 pies) de largo (en el Reino Unido) y 39 o 78 pies (12 o 24 m) de largo (en América del Norte), atornillados entre sí mediante placas de acero perforadas conocidas como placas de unión (Reino Unido) o barras de unión (América del Norte).
Las placas de unión suelen tener 600 mm (2 pies) de largo, se utilizan en pares a ambos lados de los extremos del riel y se atornillan entre sí (normalmente cuatro, pero a veces seis pernos por unión). Los pernos tienen orientaciones alternas de modo que en caso de descarrilamiento y una brida de rueda golpee la unión, solo algunos de los pernos se cortarán, lo que reduce la probabilidad de que los rieles se desalineen entre sí y agraven el descarrilamiento. Esta técnica no se aplica universalmente; la práctica europea es tener todas las cabezas de los pernos en el mismo lado del riel.
Entre los extremos de los rieles se dejan deliberadamente pequeños espacios que funcionan como juntas de expansión para permitir la expansión de los rieles en climas cálidos. La práctica europea era tener las juntas de los rieles en ambos rieles adyacentes entre sí, mientras que la práctica norteamericana es escalonarlas. Debido a estos pequeños espacios, cuando los trenes pasan sobre vías con juntas, producen un sonido de "clic-clac". A menos que se mantengan bien, las vías con juntas no tienen la calidad de conducción de los rieles soldados y son menos deseables para los trenes de alta velocidad . Sin embargo, las vías con juntas todavía se utilizan en muchos países en líneas y apartaderos de menor velocidad , y se utilizan ampliamente en los países más pobres debido al menor costo de construcción y al equipo más simple requerido para su instalación y mantenimiento.
Un problema importante de las vías articuladas es el agrietamiento alrededor de los orificios de los pernos, que puede provocar la rotura de la cabeza del riel (la superficie de rodadura). Esta fue la causa del accidente ferroviario de Hither Green , que hizo que British Railways comenzara a convertir gran parte de sus vías a rieles soldados continuos.
En los casos en que existen circuitos de vía para fines de señalización , se requieren juntas de bloques aislados. Estas juntas agravan las debilidades de las juntas comunes. Las juntas encoladas especialmente fabricadas, en las que todos los huecos se rellenan con resina epoxi , aumentan la resistencia nuevamente.
Como alternativa a la junta aislada, se pueden emplear circuitos de vía de audiofrecuencia utilizando un bucle sintonizado formado en aproximadamente 20 m (66 pies) del riel como parte del circuito de bloqueo. Algunas juntas aisladas son inevitables dentro de los desvíos.
Otra alternativa es un contador de ejes , que puede reducir el número de circuitos de vía y, por tanto, el número de juntas de riel aisladas necesarias.
La mayoría de los ferrocarriles modernos utilizan rieles soldados continuos (CWR), a veces denominados rieles de cinta o rieles sin costura . En este tipo de vía, los rieles se sueldan entre sí mediante soldadura a tope por chispa para formar un riel continuo que puede tener varios kilómetros de largo. Debido a que hay pocas juntas, esta forma de vía es muy fuerte, proporciona un andar suave y necesita menos mantenimiento; los trenes pueden viajar sobre ella a velocidades más altas y con menos fricción. Los rieles soldados son más caros de colocar que las vías con juntas, pero tienen costos de mantenimiento mucho más bajos. La primera vía soldada se utilizó en Alemania en 1924. [32] y se ha vuelto común en las líneas principales desde la década de 1950.
El proceso preferido de soldadura a tope por chispa implica una máquina automática de colocación de vías que hace pasar una corriente eléctrica fuerte a través de los extremos en contacto de dos rieles que no están unidos. Los extremos se ponen al rojo vivo debido a la resistencia eléctrica y luego se presionan para formar una soldadura fuerte. La soldadura por termita se utiliza para reparar o unir segmentos de CWR existentes. Este es un proceso manual que requiere un crisol de reacción y un molde para contener el hierro fundido.
La práctica norteamericana consiste en soldar segmentos de riel de 400 m de largo en una instalación ferroviaria y cargarlos en un tren especial para llevarlos al lugar de trabajo. Este tren está diseñado para transportar muchos segmentos de riel que se colocan de manera que puedan deslizarse desde sus bastidores hacia la parte trasera del tren y sujetarse a los durmientes en una operación continua. [33]
Si no se sujetan, los rieles se alargarían en climas cálidos y se encogerían en climas fríos. Para proporcionar esta sujeción, se evita que el riel se mueva en relación con el durmiente mediante el uso de clips o anclajes. Se debe prestar atención a compactar el balasto de manera efectiva, incluso debajo, entre y en los extremos de los durmientes, para evitar que los durmientes se muevan. Los anclajes son más comunes para los durmientes de madera, mientras que la mayoría de los durmientes de hormigón o acero se sujetan al riel mediante clips especiales que resisten el movimiento longitudinal del riel. No existe un límite teórico para la longitud que puede tener un riel soldado. Sin embargo, si la sujeción longitudinal y lateral son insuficientes, la vía podría deformarse en climas cálidos y provocar un descarrilamiento. La deformación debido a la expansión por calor se conoce en América del Norte como torcedura solar y en otros lugares como pandeo. En climas extremadamente cálidos, se requieren inspecciones especiales para monitorear las secciones de la vía que se sabe que son problemáticas. En la práctica norteamericana, las condiciones de temperatura extrema activarán órdenes de lentitud para permitir que las cuadrillas reaccionen al pandeo o "torceduras solares" si se encuentran. [34] La compañía ferroviaria alemana Deutsche Bahn está empezando a pintar los raíles de blanco para reducir las temperaturas máximas que se alcanzan en los días de verano. [35]
Después de colocar nuevos segmentos de riel o reemplazar rieles defectuosos (soldarlos), los rieles pueden ser sometidos a tensión artificial si la temperatura del riel durante la colocación es más fría que la deseada. El proceso de tensión implica calentar los rieles, lo que hace que se expandan, [36] o estirarlos con equipo hidráulico . Luego se sujetan (enganchan) a las traviesas en su forma expandida. Este proceso garantiza que el riel no se expandirá mucho más en el clima cálido posterior. En clima frío, los rieles intentan contraerse, pero como están firmemente sujetos, no pueden hacerlo. En efecto, los rieles sometidos a tensión son un poco como un trozo de elástico estirado firmemente sujeto. En clima extremadamente frío, los rieles se calientan para evitar que se "separen". [37]
El CWR se coloca (incluida la fijación) a una temperatura aproximadamente intermedia entre los extremos que se experimentan en esa ubicación. (Esto se conoce como la "temperatura neutra del riel"). Este procedimiento de instalación tiene como objetivo evitar que las vías se deformen con el calor del verano o se deshagan con el frío del invierno. En América del Norte, debido a que los rieles rotos generalmente se detectan mediante la interrupción de la corriente en el sistema de señalización, se los considera un peligro potencial menor que las torceduras por calor no detectadas.
Las juntas se utilizan en el riel soldado continuo cuando es necesario, generalmente para espacios en el circuito de señales. En lugar de una junta que pase directamente a través del riel, los dos extremos del riel a veces se cortan en ángulo para brindar una transición más suave. En casos extremos, como al final de puentes largos, un interruptor de ventilación (conocido en América del Norte y Gran Bretaña como junta de expansión ) brinda un camino suave para las ruedas al tiempo que permite que el extremo de un riel se expanda en relación con el siguiente riel.
Una traviesa es un objeto rectangular sobre el que se apoyan y fijan los raíles. La traviesa tiene dos funciones principales: transferir las cargas de los raíles al balasto de la vía y al suelo que se encuentra debajo, y mantener los raíles separados a la anchura correcta (para mantener el ancho de vía ). Generalmente se colocan transversalmente a los raíles.
Existen varios métodos para fijar el raíl a la traviesa. Históricamente, los clavos dieron paso a sillas de hierro fundido fijadas a la traviesa. Más recientemente, se utilizan resortes (como los clips Pandrol ) para fijar el raíl a la silla de la traviesa.
A veces, las vías ferroviarias están diseñadas para ser portátiles y trasladarse de un lugar a otro según sea necesario. Durante la construcción del Canal de Panamá , las vías se movieron alrededor de las obras de excavación. Estas vías tenían un ancho de vía de 5 pies ( 1524 mm ) y el material rodante era de tamaño completo. Las vías portátiles se han utilizado a menudo en minas a cielo abierto. En 1880, en la ciudad de Nueva York , secciones de vías portátiles pesadas (junto con mucha otra tecnología improvisada) ayudaron a trasladar el antiguo obelisco de Central Park a su ubicación final desde el muelle donde fue descargado del carguero SS Dessoug .
Los ferrocarriles de caña solían tener vías permanentes para las líneas principales, con vías portátiles que servían a los propios campos de caña. Estas vías eran de ancho estrecho (por ejemplo, 2 pies ( 610 mm )) y las vías portátiles venían en rectas, curvas y desvíos, como en un modelo de ferrocarril. [38]
Decauville fue una fuente de muchas vías de tren ligero portátiles, también utilizadas para fines militares.La vía permanente se llama así porque a menudo se utilizaban vías temporales en la construcción de esa vía permanente. [39]
La geometría de las vías es tridimensional por naturaleza, pero las normas que expresan los límites de velocidad y otras regulaciones en materia de ancho de vía, alineación, elevación, curvatura y superficie de la vía suelen expresarse en dos diseños separados para horizontal y vertical .
El trazado horizontal es el trazado de la vía en el plano horizontal . Esto implica el trazado de tres tipos principales de vía: vía tangente (línea recta), vía curva y vía de transición curva (también llamada espiral de transición o espiral ) que conecta una vía tangente y una vía curva.
El trazado vertical es el trazado de la vía en el plano vertical que incluye conceptos como nivel transversal, peralte y pendiente . [40] [41]
Una vía secundaria es una vía de ferrocarril que no es una vía de desvío y que es auxiliar a la vía principal. La palabra también se usa como verbo (sin objeto) para referirse al movimiento de trenes y vagones desde la vía principal hasta una vía secundaria, y en el lenguaje común para referirse a ceder a distracciones aparte de un sujeto principal. [42] Los ferrocarriles usan vías secundarias para ordenar y organizar el flujo del tráfico ferroviario.
Durante los primeros días del ferrocarril, hubo una variación considerable en el ancho utilizado por los diferentes sistemas, y en el Reino Unido, durante el auge de la construcción ferroviaria de la década de 1840, el ancho ancho de Brunel de 7 pies 1 ⁄ 4 pulgadas ( 2140 mm ) competía con lo que en ese momento se denominaba el ancho "estrecho" de 1435 mm ( 4 pies 8 pulgadas) .+1 ⁄ 2 pulgada ). Finalmente, los1.435 mm(4 pies 8 pulgadas)+El ancho de vía de 1 ⁄ 2 pulgada ganóla batalla y se convirtió en el ancho estándar, y a partir de entonces se utilizó el término "ancho de vía estrecho" para los anchos más estrechos que el nuevo estándar. En 2017[update], aproximadamente el 60 % de los ferrocarriles del mundo utilizan un ancho de vía de1435 mm(4 pies 8 pulgadas) .+1 ⁄ 2 in), conocido comoestándaro internacional[43][44]Los anchos más anchos que el ancho estándar se denominanancho ancho; los más angostos,ancho angosto. Algunos tramos de vía sonde ancho doble, con tres (o a veces cuatro) carriles paralelos en lugar de los dos habituales, para permitir que trenes de dos anchos diferentes utilicen la misma vía.[45]
El calibre puede variar con seguridad dentro de un rango. Por ejemplo, las normas de seguridad federales de EE. UU. permiten que el calibre estándar varíe de 4 pies 8 pulgadas (1420 mm) a 4 pies 9 pulgadas (1420 mm).+1 ⁄ 2 pulgada (1460 mm) para operar hasta 60 mph (97 km/h). [46]
Las vías necesitan un mantenimiento regular para permanecer en buen estado, especialmente cuando hay trenes de alta velocidad involucrados. Un mantenimiento inadecuado puede llevar a que se imponga una "orden lenta" (terminología norteamericana, o restricción temporal de velocidad en el Reino Unido) para evitar accidentes (ver Zona lenta ). El mantenimiento de las vías era en un tiempo un duro trabajo manual , que requería equipos de trabajadores, o trackmen (EE. UU.: gandy dancers ; Reino Unido: platelayers ; Australia: fettlers), que usaban barras de alineación para corregir irregularidades en la alineación horizontal (línea) de la vía, y apisonadoras y gatos para corregir irregularidades verticales (superficie). Actualmente, el mantenimiento se facilita mediante una variedad de máquinas especializadas.
La superficie de la cabeza de cada uno de los dos rieles se puede mantener utilizando una rectificadora de rieles .
Los trabajos de mantenimiento más habituales incluyen el cambio de traviesas, la lubricación y el ajuste de los cambios de vía, el ajuste de los componentes sueltos de la vía y el revestimiento y revestimiento de la vía para mantener las secciones rectas y las curvas dentro de los límites de mantenimiento. El proceso de sustitución de traviesas y rieles se puede automatizar mediante el uso de un tren de renovación de vías .
La pulverización del balasto con herbicida para evitar el crecimiento de malezas y redistribuirlo se realiza normalmente con un tren especial para eliminar malezas.
Con el tiempo, el peso de los trenes aplasta o desplaza el balasto, por lo que es necesario volver a nivelarlo periódicamente ("apisonarlo") y, en última instancia, limpiarlo o reemplazarlo. Si esto no se hace, las vías pueden quedar desniveladas, lo que provoca oscilaciones, conducción brusca y, posiblemente, descarrilamientos. Una alternativa al apisonado es levantar los rieles y las traviesas y volver a insertar el balasto debajo. Para ello, se utilizan trenes especializados " sopladores de piedras ".
Las inspecciones de rieles utilizan métodos de prueba no destructivos para detectar fallas internas en los rieles. Esto se hace mediante camiones HiRail especialmente equipados , carros de inspección o, en algunos casos, dispositivos de inspección portátiles.
Los rieles deben reemplazarse antes de que el perfil de la cabeza del riel se desgaste hasta un punto que pueda provocar un descarrilamiento. Los rieles de la línea principal desgastados generalmente tienen suficiente vida útil restante para ser utilizados en una línea secundaria , una vía de apartadero o un ramal posteriormente y se "transfieren" a esas aplicaciones.
Las condiciones ambientales a lo largo de las vías del tren crean un ecosistema ferroviario único . Esto es particularmente cierto en el Reino Unido, donde las locomotoras de vapor solo se utilizan en servicios especiales y la vegetación no se ha podado tan a fondo. Esto crea un riesgo de incendio en caso de tiempo seco prolongado.
En el Reino Unido, los equipos de reparación de vías utilizan el paso de peatones para caminar hasta el lugar de trabajo y como un lugar seguro donde pararse cuando pasa un tren. Esto resulta de gran ayuda cuando se realizan trabajos menores y se necesita mantener los trenes en funcionamiento, ya que no es necesario que un Hi-railer o un vehículo de transporte bloqueen la vía para transportar al personal hasta el lugar de trabajo.
Las vías ferroviarias se colocan generalmente sobre un lecho de balasto de piedra o lecho de vía , que a su vez está sostenido por movimientos de tierra preparados conocidos como la formación de la vía. La formación comprende la subrasante y una capa de arena o polvo de piedra (a menudo intercalada en plástico impermeable), conocida como manta, que restringe la migración ascendente de arcilla húmeda o limo. También puede haber capas de tela impermeable para evitar que el agua penetre hasta la subrasante. La vía y el balasto forman la vía permanente . La cimentación puede referirse al balasto y la formación, es decir, todas las estructuras artificiales debajo de las vías.
Algunos ferrocarriles utilizan pavimento asfáltico debajo del balasto para evitar que la suciedad y la humedad se introduzcan en él y lo estropeen. El asfalto fresco también sirve para estabilizar el balasto para que no se mueva tan fácilmente. [47]
Se requieren medidas adicionales cuando la vía se extiende sobre permafrost , como en el caso del ferrocarril Qingzang en el Tíbet . Por ejemplo, las tuberías transversales a través del subsuelo permiten que el aire frío penetre en la formación y evitan que el subsuelo se derrita.
Los geosintéticos se utilizan para reducir o reemplazar las capas tradicionales en la construcción y rehabilitación de vías en todo el mundo para mejorar el soporte de las vías y reducir los costos de mantenimiento de las vías. [48] [49] Los geosintéticos de refuerzo, como las geoceldas [50] (que se basan en mecanismos de confinamiento del suelo en 3D) han demostrado eficacia en la estabilización de suelos blandos de subrasante y el refuerzo de capas subestructurales para limitar la degradación progresiva de las vías. Los geosintéticos de refuerzo aumentan la capacidad de carga del suelo, limitan el movimiento y la degradación del balasto y reducen el asentamiento diferencial que afecta la geometría de la vía. [51] También reducen el tiempo y el costo de construcción, al tiempo que reducen el impacto ambiental y la huella de carbono. [52] El mayor uso de soluciones de refuerzo geosintético está respaldado por nuevos materiales de geoceldas de alto rendimiento (por ejemplo, NPA - Novel Polymeric Alloy ), investigaciones publicadas, proyectos de estudios de casos y estándares internacionales (ISO, [53] ASTM, [54] CROW/SBRCURnet [55] )
Se ha demostrado que el uso híbrido de geomallas de alto rendimiento en la subrasante y geoceldas de alto rendimiento en la capa superior de subbase/subbalasto aumenta el factor de refuerzo más que sus sumas separadas, y es particularmente eficaz para atenuar el levantamiento de suelos arcillosos expansivos de subrasante. [56] Un proyecto de prueba de campo en el Corredor NE de Amtrak que sufría bombeo de lodo arcilloso demostró cómo la solución híbrida mejoró el índice de calidad de la vía (TQI), redujo significativamente la degradación de la geometría de la vía y disminuyó el mantenimiento de la superficie de la vía en un factor de 6,7x utilizando geoceldas NPA de alto rendimiento. [57] El refuerzo geosintético también se utiliza para estabilizar terraplenes ferroviarios, que deben ser lo suficientemente robustos para soportar cargas cíclicas repetidas. Las geoceldas pueden utilizar material granular marginal reciclado o mal clasificado para crear terraplenes estables, hacer que la construcción ferroviaria sea más económica y sostenible. [58] [59] [60]
Algunos autobuses pueden utilizar vías. Este concepto surgió en Alemania y se denominó O-Bahn . La primera vía de este tipo, la O-Bahn Busway , se construyó en Adelaida (Australia).
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)No se utilizarán rieles de acero de primera calidad, porque el material tiene un mayor potencial de fractura a temperaturas muy bajas. Se prefiere el acero al carbono normal, con una prima muy alta en la limpieza del acero. Para este proyecto, un riel de baja aleación con resistencia estándar y una dureza Brinell en el rango de 300 sería lo más apropiado.
