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Vuelo de balasto

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Flujos en una vía equipada con traviesas normales al paso de un tren de AV
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Flujos en una vía equipada con Aerotraviesas que por sus formas redondeadas minimiza el vuelo de balasto al paso de un tren de AV
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Medidor de flujos para estudiar el vuelo de balasto

Contenido

Vuelo o proyección de balasto

El vuelo del balasto (también se utilizan los términos de levante, levantamiento, o proyección del balasto, o incluso el término alemán de "Schotterflug") en líneas de alta velocidad es un problema con el que se confrontan varias redes, especialmente a velocidades mayores de 300 km/h<ref>Ver capítulo 7 de la monografia Alexandre Vidal Muro (2009) Vibraciones en el ferrocarril. UPC, 86 p.</ref> . Para evitarlo, en algunas LAV se instala vía en placa, aunque es una solución cara y que sólo es aplicable si la plataforma es rígida (por ejemplo no es aplicable si existen terraplenes de gran altitud que forzosamente tendrán un asentamiento que fracturaría la vía en placa).

En España, este problema también se ha presentado y para paliarlo, en la LAV Madrid - Barcelona se ha rebajado en algunos tramos el balasto 4 cm por debajo de la parte superior de las traviesas de hormigón y así permitir sobrepasar los 300 km/h <ref>Canyailla en Tranvia.org 11-1-2012]</ref>.

Propuestas de paliar el fenómeno del vuelo de balasto

Aerotraviesa

Un consorcio liderado por SENER y Adif patentaron<ref name=pat>El día 20 de marzo de 2014, fue publicada en el Boletín Oficial de la Propiedad Industrial (BOPI), la concesión de la patente P201230248 Traviesa aerodinámica de ferrocarril a Adif, SENER y los demás miembros el consorcio que ejecutó el proyecto Aurígidas</ref> en 2014 la "Aerotraviesa", un modelo de traviesa que en su parte central superior es redondeada y así (i) reduce "en un 21% la carga aerodinámica en el espacio inmediatamente superior al lecho de balasto<ref name=AdifPT13/>" (ver imágenes en esta página), (ii) por su forma geométrica "minimiza la presencia de partículas de balasto" sobre la traviesa (al disminuir la superficie plana de la cara superior de la traviesa) y (iii) "su diseño permite aumentar la distancia entre la cota de balasto y la cara superior de la traviesa". Así, "su uso posibilita un aumento del 12% de la velocidad de operación del tren. La carga aerodinámica provocada a 330 km/h por la traviesa actual sería equivalente a la generada por la Aerotraviesa a 370 km/h." Su implantación "no conlleva mayores costes de fabricación ni manipulación<ref name=AdifPT13/>".

La Aerotraviesa es uno de los resultado del proyecto “Aurigidas: estudio del comportamiento aerodinámico tren-vía a velocidades superiores a 300 km/h. el fenómeno de "levante de balasto” <ref name=AdifPT13>Aerotraviesa: Nuevo diseño de traviesa para líneas de Alta Velocidad</ref>.

La funcionalidad de la Aerotraviesa fue verificada en el Centro de Ensayos de Alta Velocidad de Brihuega, situado en el pk 69+500 de la LAV Madrid - Barcelona. En un tramo de 40 m de longitud se instaló una sección de aerotraviesas para llevar a cabo diversos ensayos. Las pruebas se realizaron en dos fases<ref name=AdifFA75/>:

  • Fase 1. Ensayos en la base de mantenimiento de Brihuega. Esta primera fase estuvo dedicada al estudio del comportamiento del nuevo diseño de traviesa monobloque frente a operaciones de mantenimiento de vía de alta velocidad
  • Fase 2. Ensayos en la línea de alta velocidad, en condiciones de explotación reales. Se realizaron en el Centro de Ensayos de Brihuega. En esta fase, los trabajos se centraron en el estudio de la carga aerodinámica en la capa superficial del lecho de balasto, comparando los resultados de la aerotraviesa con los obtenidos de la traviesa actual.

En la ficha de actualidad de Adif "Aerotraviesa" <ref name=AdifFA75> ficha de actualidad de Adif "Aerotraviesa". 2014.</ref>se enlaza un video <ref>Video de Adif que muestra el vuelo de balasto. 2014.</ref> que muestra el vuelo de balasto.

Balasto articificial

El proyecto “Balasto Artificial” también intenta paliar el vuelo del balasto. Su objetivo es diseñar un nuevo material granular artificial mas denso y mejores características aerodinámicas que pueda sustituir parcialmente al balasto natural y mejore las características funcionales de esta capa de asiento, sin perder sus ventajas como capa de ajuste geométrico <ref>Proyecto “Balasto artificial”, un nuevo material como alternativa al balasto natural. 30-11-2012</ref>.

Otras investigaciones sobre el vuelo de balasto

La convocatoria de dos proyectos de investigación sobre el vuelo de balasto publicados en el BOE en 2006 se copian a continuación <ref name="BOE">Convocatoria para el año 2006, de la concesión de ayudas para la realización de proyectos de investigación científica, desarrollo e innovación tecnológica, ligadas al Plan Estratégico de Infraestructuras y Transporte, en el marco del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2004-2007. Publicado en el BOE número 175 de 24/7/2006, páginas 27696 a 27726</ref>.

Proyecto 18. Límites del subsistema balasto

Descripción

El levantamiento del balasto al circular trenes de alta velocidad es un fenómeno que ha sido observado en las líneas de alta velocidad de diferentes administraciones ferroviarias. Este fenómeno se produce a partir de un determinado nivel de velocidad de la circulación de los trenes y, por la experiencia que se está recogiendo, afecta a modelos de trenes diferentes y a líneas de diferentes países.

Así, está documentado en artículos de ciertas revistas ferroviarias, que en pruebas de homologación del tren ICE-3 de Siemens de la DB en Bélgica y Francia se han presentado estas proyecciones de balasto. El ICE 3 ha proyectado el balasto «abollando» ejes y timonería de freno. También impactando y deteriorando el carril (obligando a su amolado), dañando aparatos de vía, etc. Todo esto ha llevado a limitar la velocidad del ICE-3 a 250 km/h en unidades simples y a 230 km/h en doble tracción. En España, en ensayos dinámicos de alta velocidad realizados con los trenes de la serie 102, suministrados por el consorcio TALGO-Bombardier, a velocidades superiores a 280 Km/h y específicamente por encima de los 300/320 km/h, se ha comprobado que se produce levantamiento de balasto. Este fenómeno origina daños de diversa consideración en los bajos y laterales del tren, especialmente en su mitad trasera en el sentido de la marcha. También puede obligar al torneado de las ruedas. También se ha comprobado en España que a igualdad de velocidad de circulación, el tren presenta distinto comportamiento en unas u otras infraestructuras (por ejemplo Madrid-Sevilla y Madrid-Lleida), debido a las diferentes características y utilización del balasto (tamaño, nivel de barrido, perfil, etc.) y a la elasticidad global de la vía y en particular de la placa de asiento. Este problema está cuestionando la velocidad máxima de circulación a la que puede homologarse un tren y de la misma manera está poniendo sobre la mesa de debate la velocidad máxima de circulación a la que puede homologarse una determinada línea. En la posible solución a este problema estará implicado un nuevo diseño o un rediseño de determinadas partes de los trenes, así como una reconsideración de la cota del balasto. Es decir, estarán implicados el material y la infraestructura, y para ambos tendrá un coste. Es de resaltar que el levantamiento del balasto es objeto de investigación en diferentes países, así como en la UIC (Departamento Técnico de Investigación) y es un asunto actualmente abierto, no recogido aún en las Especificaciones Técnicas de Interoperabilidad.

Objetivos

Establecer los límites de velocidad de los trenes en vía de balasto, analizando todos los fenómenos que pueden influir en el denominado «levantamiento o vuelo del balasto» en alta velocidad, tanto de la propia vía como del vehículo.

Para ello, diagnosticar las causas del fenómeno de «levantamiento o vuelo del balasto» en alta velocidad y definir las medidas necesarias para paliar o evitar los efectos que origina.

Proyecto 19. Estudio del comportamiento a medio y largo plazo de las estructuras ferroviarias de balasto y placa

Descripción

La denominada vía en placa o vía sin balasto en una tecnología utilizada en la superestructura ferroviaria en distintos ámbitos, tanto en metropolitanos urbanos, donde sus especiales características hacen óptima su utilización como en alta velocidad en países como Japón (de forma generalizada) o Alemania (línea Colonia-Franckfurt).

Pese a los estudios llevados a cabo sobre este tipo de tecnología, tanto en España, donde existe una vía de prueba instrumentada con distintos tipos de vía en placa en el Levante, como en Europa, son numerosas las incertidumbres sobre la conveniencia de utilizar este tipología exhaustivamente, tanto desde el punto de vista del coste (muy superior en construcción aunque drásticamente inferior en mantenimiento), como desde el punto de vista técnico. Pese a la experiencia española en líneas de metro, hay que considerar las diferencias con relación al ferrocarril interurbano: subterráneo, menor velocidad, menor carga por eje, circulaciones homogéneas. No hay que olvidar que el único tramo que ha sido construido en España, en Calatorá, tuvo que ser desmantelado por la degradación que sufrió. En cuanto a las experiencias en otros países, hay que tener en cuenta el alto grado de plataforma artificial en Japón, lo que hace complicada su comparación con otro tipo de líneas, y la poca información disponible de las patentes japonesas así como el poco tiempo de implantación en la línea Colonia-Franckfurt, lo que impide el conocimiento de su comportamiento a largo plazo.

Objetivos

Basado en estudios experimentales realizados en el proyecto Supertrack y tramos instrumentados en líneas ferroviarias, y apoyándose en experiencias de construcción y mantenimiento en otros países, modelizar el comportamiento a medio y largo plazo de la vía en placa comparando los resultados con los conocidos de vía con balasto.

Fuentes y referencias

<references/>

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