Una vía en placa o vía sin balasto es un tipo de infraestructura ferroviaria en la que la tradicional combinación elástica de traviesas y balasto se sustituye por una construcción rígida de hormigón o asfalto .
En las vías sin balasto, los raíles están soportados de forma discreta o continua. Los raíles soportados de forma discreta se asientan sobre placas elastoméricas y se fijan de forma rígida a tipos especiales de traviesas de hormigón. Estas traviesas se colocan directamente en el hormigón o en "fundas" de goma y ambas se colocan a continuación en el hormigón. Los raíles soportados de forma continua se fijan generalmente en ranuras en la losa de hormigón y se denominan vías ferroviarias empotradas. Los raíles, que pueden ser raíles Vignole tradicionales con cabezal, alma y pie, o raíles de bloque sin alma, se vierten en las ranuras mediante un compuesto elástico o se rodean de una funda ajustada antes de fijarlos en su lugar con lechada. Tanto el raíl montado en la superficie como el raíl de bloque empotrable se pueden quitar y reemplazar de forma sencilla.
Las vías sin balasto ofrecen una alta consistencia en la geometría de la vía que es difícil de ajustar después del hormigonado de la superestructura; por lo tanto, deben hormigonarse con una tolerancia de ± 1,0 mm. [1]
La elasticidad del balasto en la superestructura ferroviaria tradicional se sustituye por la flexibilidad entre los rieles con apoyo discreto y las traviesas de hormigón, o entre las traviesas y la losa de hormigón o asfalto (por ejemplo, con botas de traviesas). La losa en sí es relativamente inelástica. [1]
Las ventajas de una vía sin balasto sobre una superestructura tradicional son su geometría de vía altamente consistente, su vida útil más larga y la menor necesidad de mantenimiento . [2]
La geometría de vía de una vía sin balasto se logra principalmente debido a su relativa inelasticidad en comparación con una superestructura tradicional. Esto da como resultado muchas menos deformaciones y un funcionamiento generalmente más suave; los maquinistas de la línea East London de London Overground han declarado informalmente que el sistema Low Vibration Track es la superestructura más suave que han experimentado. [3] Las mediciones realizadas en Suiza en 2003 y 2004 mostraron una desviación estándar del ancho de vía de menos de 1,2 milímetros (0,047 pulgadas). [2] Esto, a su vez, aumenta la vida útil de la vía y reduce la necesidad de mantenimiento. El mantenimiento preventivo habitual se limita al pulido de los rieles y, en el caso de los rieles montados en la superficie, a la inspección de las fijaciones de los rieles, ya que el apisonamiento no es necesario debido a la ausencia de balasto. El mantenimiento correctivo más allá del reemplazo de rieles y fijaciones solo se requiere después de varias décadas. Los Ferrocarriles Federales Suizos reemplazaron las traviesas y las zapatas de caucho de la vía sin balasto en el túnel Heitersberg de 4,9 kilómetros (3,0 millas) de longitud entre 2014 y 2016, mientras que no fue necesario realizar ningún mantenimiento de la losa de hormigón 39 años después de la apertura del túnel. [4] [5]
Debido a sus buenas experiencias con el sistema, los Ferrocarriles Federales Suizos están buscando instalar vías sin balasto allí donde haya una subestructura rígida, tanto en túneles como en viaductos . [5] En otros lugares, las vías sin balasto se utilizan al aire libre.
Otras ventajas de las vías sin balasto son un drenaje mejor y más controlado , la eliminación de los daños causados por el balasto en el material rodante y las estructuras de ingeniería civil , una superestructura menos profunda y la posibilidad de disponer de secciones de paso por encima, como pasos a nivel, por las que pueden circular vehículos neumáticos . Cuando se utilizan en estaciones, las vías sin balasto son más fáciles de limpiar. [5]
Las vías empotradas tienen el potencial de aumentar la seguridad mediante una sencilla protección contra descarrilamientos y el soporte de los rieles rotos. También pueden instalarse mediante la colocación eficiente de la losa mediante el proceso de encofrado deslizante. Todos estos beneficios conducen a un mayor acceso a las vías para el tráfico.
La principal desventaja de las vías sin balasto es que, en ocasiones, el coste inicial de construcción es significativamente más elevado. Si bien las cifras varían según el tipo de construcción y la infraestructura de la vía (las vías sin balasto suelen ser más adecuadas para infraestructuras que también están hechas de hormigón, como es el caso de los túneles o los viaductos), la Deutsche Bahn estimó en 2015 que los costes de construcción de las vías sin balasto son, en muchos casos, un 28 por ciento más elevados que los de las superestructuras tradicionales. [6 ] Sin embargo, el coste del ciclo de vida de las vías sin balasto suele ser inferior al de las vías con balasto debido a un mantenimiento significativamente menor. [7]
Otras desventajas de las vías sin balasto son la dificultad de ajustar o corregir la geometría de la vía una vez fraguado el hormigón, la necesidad de una infraestructura estable (ya que los ajustes a la superestructura pueden ser onerosos), las emisiones de ruido generalmente más altas y los tiempos de reparación más largos cuando la losa de hormigón está dañada (por ejemplo, debido a fallas de construcción, desgaste o accidentes). También se han citado la inflexibilidad de la vía y la necesidad de ser cuidadosos con las transiciones entre vías con balasto y sin balasto. [8]
Los primeros proyectos de vías en placa presentan una variedad de tipos de construcción, subbases y tecnologías de fijación. [9] La siguiente lista contiene los tipos de construcción de vías sin balasto que se han utilizado internacionalmente en sistemas ferroviarios pesados (a diferencia de los ferrocarriles ligeros , tranvías o metros ) en orden cronológico desde su primer uso. [8] [10]
El sistema Bözberg/STEDEF consta de dos traviesas conectadas por una barra de acero y encerradas en una zapata de goma. Todos sus componentes se pueden cambiar individualmente. El sistema Bözberg/STEDEF fue utilizado por primera vez por los Ferrocarriles Federales Suizos en el túnel de Bözberg en 1966. [5] El sistema STEDEF fue desarrollado por SATEBA antes de su instalación en la línea francesa LGV Méditeranée . [11]
El sistema Rheda consta de tres capas: una capa de base y dos losas que se unen mediante barras de refuerzo , al igual que las traviesas individuales. Rheda fue utilizado por primera vez por la Deutsche Bahn en la estación de Rheda-Wiedenbrück , de la que recibe su nombre, en 1972. Desde entonces se ha instalado en la ruta holandesa HSL-Zuid entre Ámsterdam y Róterdam , en los túneles españoles de Guadarrama y Sant Joan Despí , y en varias líneas de alta velocidad chinas, incluida la línea de alta velocidad Wuhan-Cantón . [12]
La vía sin balasto de Bögl se caracteriza por el uso de losas de hormigón prefabricadas en lugar de una estructura continua que se construye en el lugar. Se utiliza mortero para conectar las losas de 9 toneladas a la infraestructura y entre sí. El sistema Bögl fue desarrollado en Alemania y probado por primera vez en Dachau en 1977. La primera instalación en serie tuvo lugar en Schleswig-Holstein y Heidelberg en 1999. Para su uso en el enlace de alta velocidad entre Pekín y Shanghái , se instalaron 406.000 losas. [13]
La vía sin balasto ÖBB/ PORR (FF significa Feste Fahrbahn en alemán , que significa sin balasto o, literalmente, vía fija ) consiste en una losa de vía con soporte elástico. Se probó por primera vez en 1989, se convirtió en el sistema estándar en Austria en 1995, [14] y se ha utilizado en más de 700 kilómetros de vías en todo el mundo, incluido el Verkehrsprojekt Deutsche Einheit Nr. 8 (Proyecto alemán de transporte de unidad 8) y el metro de Doha . El sistema se utilizará en las primeras fases de la línea de alta velocidad 2 del Reino Unido , excepto en túneles y para algunas estructuras especiales. [15] También se está utilizando para el RRTS Delhi-Meerut , el primero de los 3 sistemas RRTS que actualmente se están implementando en Delhi- NCRTC . [16]
El sistema de vía de baja vibración (LVT) es similar al Bözberg/STEDEF en que también utiliza traviesas gemelas encerradas en zapatas de goma. [5] [17] Sin embargo, el LVT no tiene tirantes. [5] El sistema fue desarrollado y probado por Roger Sonneville junto con los Ferrocarriles Federales Suizos en la década de 1990 [1] antes de que los derechos se vendieran a Vigier Rail en 2009. [18] El LVT ha estado en servicio en el túnel del Canal desde 1994. Debido al nombre alemán del túnel Eurotunnel , a veces se hace referencia al LVT como Euroblock. El LVT se ha utilizado en más de 1300 kilómetros de vías en todo el mundo, incluidos los túneles de base suizos Lötschberg , Gotthard y Ceneri , la línea de alta velocidad surcoreana Suin entre Songdo e Incheon , el proyecto turco Marmaray y la línea East London de London Overground , así como en viaductos en áreas urbanas. [19] [20] LVT se ha convertido en el sistema de vía sin balasto estándar en Suiza. [21]
El sistema de vía de riel embebido utiliza un carril de bloque extraíble y una plataforma de arranque que no requiere fijaciones, pero cumple con todos los requisitos de rendimiento de carga pesada (ejes de 40T), alta velocidad, tren ligero y cargas de tráfico de línea principal. El sistema ha sido aprobado para su uso en Alemania y el Reino Unido y probado en la pista de prueba española de alta velocidad y carga pesada en Medina del Campo en España. Instalado en 2003 como parte de la línea principal de la costa oeste del Reino Unido en Crewe - Kidsgrove, no ha tenido ningún mantenimiento desde entonces, manteniendo aún su alineación de vía tal como fue construida. La losa se puede instalar de manera única como hormigón prefabricado, in situ o encofrado deslizante. Proporciona una protección cercana contra descarrilamientos y permite que el tráfico pase sobre un riel roto. Debido al desgaste adicional disponible en la cabeza, tiene el doble de vida útil del riel y con solo tres componentes por metro de vía ofrece una excelente disponibilidad de vía a un costo de instalación que se acerca al de la vía con balasto. A diferencia de otras vías de losa con rieles montados en la superficie, las actividades de hormigonado, alineación e instalación de barandillas se han desacoplado para eliminar los riesgos del programa y la instalación.
El sistema IVES ( Intelligent , Versatile , Efficient and Sólid ) es un producto de Rhomberg Rail. El sistema consta de una capa de base (preferentemente hormigón asfáltico común) y elementos estructurales laterales de hormigón, en los que se incrustan directamente los elementos de sujeción del carril del tipo DFF 304 [22] , sin necesidad de traviesas. La elasticidad necesaria la proporciona únicamente una placa intermedia flexible en los elementos de sujeción del carril.
Los elementos estructurales de este sistema se fabrican individualmente y se pueden colocar lateral o longitudinalmente sobre la capa base. Los elementos estructurales tienen huecos en la parte superior, en los que se colocan los elementos de fijación de los raíles. A continuación, los raíles se colocan sobre los elementos de fijación y se establece una rejilla de vía. La posición exacta de la rejilla se puede ajustar ahora vertical y lateralmente. Por último, los elementos de fijación de los raíles se fijan mediante fricción a los elementos estructurales con mortero de lechada de alta resistencia. Gracias a su construcción versátil y a su fácil instalación, IVES es adecuado para todo tipo de raíles. [23]
Tras las pruebas, la primera vía IVES se instaló en el túnel Asfordby de la antigua pista de pruebas de Dalby en Inglaterra en 2013 [24] y, desde entonces, se han construido siete vías IVES más. La vía IVES más larga discurre por el túnel Bruggwald en Suiza, con una longitud total de 1.731 m (5.679 pies). [25]
Las vías de losa y de vigas son similares en el sentido de que los rieles están sostenidos de manera continua, en comparación con las vías comunes, donde los rieles tienen que "unir" los espacios entre las traviesas. [ cita requerida ]
De la experiencia japonesa se desprende que, si bien el coste inicial de construcción de la vía en losa es aproximadamente 1,3 veces superior al de la vía convencional con balasto, si consideramos el coste del ciclo de vida a largo plazo, la vía en losa parece ganar la carrera.
NCRTC ha seleccionado el "Sistema de vía en placa austríaco" para la vía en la línea principal.