Autor: Steve Cox, Director Técnico de Sistemas de Fijación de Pandrol

Innovación en las placas de asiento para alta velocidad y en el ensamblaje robotizado 

Una resolución de problemas que cambia las posibilidades existentes

La explotación de trenes de Alta Velocidad requiere una alineación exacta  de la vía. Allí donde exista la posibilidad de niveles significativos de asentamiento durante la construcción o cuando sea probable que se produzcan movimientos sísmicos, habrá exigencias muy severas  en cuanto al rango y precisión disponibles para el ajuste vertical y lateral de los carriles. Cuando la vía sea del tipo sin balasto, habitualmente se deben integrar en el sistema de fijación todos estos ajustes. Dados los cortos márgenes de tiempo disponibles para mantenimiento, la precisión, la comodidad y la velocidad con que se pueden llevar a cabo estos ajustes constituyen atributos clave del sistema de fijación.

Pandrol ha aplicado su capacidades de diseño y desarrollo para reducir el tiempo que supone la realización de tales ajustes, el número  de piezas que se deben sustituir y la complejidad de esta importante operación de mantenimiento.

La Placa de Asiento para Fastclip de Pandrol resulta muy idónea para la alta velocidad.  El ajuste constituye un requisito fundamental y existen varios  varios aspectos. El rango a lo largo del cual se pueden realizar ajustes tanto en dirección vertical como lateral; la precisión con la cual se puede hacer esto; la comodidad y velocidad de ajuste y el número y complejidad de cualesquiera piezas adicionales o piezas de recambio son todos importantes.

Tal vez sea necesario un ajuste en vía en curva configurada por paneles rectos cortos, ya que la posición de las sujeciones debe decalarse claramente para lograr una alineación correcta. En particular, esto es así en lo referente a la posición lateral de la placa de asiento y se convierte en un problema cada vez mayor cuanto más cerrada es la curva. Las sujeciones se deben posicionar con gran precisión  para lograr las estrechas tolerancias de ancho de vía que se exigen en las vías de alta velocidad.

La placa de asiento de Pandrol es infinitamente ajustable en la  dirección lateral. Se puede apretar hacia abajo y mantener firmemente sujeta en posición en el punto exacto necesario. Las placas de asiento también se pueden sesgar ligeramente respecto al eje de la placa de hormigón, de tal modo que cada placa de asiento quede alineada exactamente hacia el centro de la curva de la cual formará parte la placa de hormigón concreta a la cual está fijada la placa de asiento. Esto significa que cada placa de vía puede ser idéntica a una de cada dos placas y que cada sujeción está configurada de idéntico modo respecto a cualquier otra sujeción en la construcción de la vía inicial. Se diferencian de otras placas en la vía únicamente por las posiciones exactas de las placas de asiento montadas en cualquier placa de vía. Por tanto, las placas de vía ‘de recambio’ necesarias para las reparaciones son universales y no es preciso que sean construidas expresamente, con las dificultades y plazos de entrega que esto conlleva. Tampoco se requieren configuraciones de sujeción a medida para lograr una alineación exacta de la vía.

"La placa de asiento de Pandrol se puede ajustar infinitamente en dirección lateral."

La necesidad de ajuste

En el pasado, las líneas de alta de velocidad construidas en zonas sísmicas como Japón y Taiwán han hecho necesario contar con unos niveles relativamente elevados de ajuste vertical (habitualmente +50 mm) y en los requisitos para el HS2 en Londres, los valores exigidos son incluso superiores,  +70 mm. La diferencia puede no parecer grande,  pero el momento de vuelco que actúa sobre la sujeción es mayor y cualesquiera rebordes verticales de hormigón que sirven para reaccionar a las cargas laterales están más lejos del nivel superior de pretensado o refuerzo en la placa de hormigón base. Pandrol ha sometido a ensayo el nuevo requisito de ajuste máximo de altura de modo muy exhaustivo tomando como referencia los requisitos europeos de la CEN , ejecutando 3 millones de ciclos de carga con un bloque configurado de tal modo que pudiésemos realizar ensayos de conjuntos adyacentes a alturas de instalación 0 mm y +70 mm.

En las placas de asiento de carril, a medida que se realizan los ajustes verticales, también cambia la posición lateral de la cara interior del carril. Para mantener un control de cerca del ancho de vía, los ajustes verticales pueden suponer que sea preciso reubicar los componentes que determinan la alineación lateral, a no ser que, como ocurre con la placa de asiento de Pandrol, se pueda ajustar simplemente la posición de la propia placa de asiento . Un ajuste en altura de +70 mm en una inclinación de carril de 1:20, como es el caso del HS2, da como resultado una variación de 7 mm del ancho de vía, muy superior a la variación de 2 mm que se deriva de un ajuste de altura máximo de +50 mm en una vía 1:40, como ocurre, por ejemplo, en China.

La velocidad de construcción y mantenimiento son importantes y el  sistema de Placa de Asiento para Fastclip de Pandrol permite utilizar máquinas para conmutar los clips de la posición aparcada a la posición instalada de la  placa de asiento para Fastclip de Pandrol con el fin de hacer posible el cambio y neutralización de tensiones del carril. Las velocidades con que se pueden colocar y retirar los clips son excepcionalmente elevadas y muy conocidas en el Reino Unido.  Los sistemas de inspección óptica de vías montados en el tren que permiten verificar las posiciones y la seguridad del sistema Fastclip no atornillado que se desea verificar son fáciles de obtener y pueden operar a velocidades relativamente altas (habitualmente hasta 160 km/h). Al igual  que la velocidad, estos sistemas de mantenimiento e inspección también ayudan  a mantener al personal fuera de la vía e incrementar la seguridad.

La rigidez global de la vía controla varios aspectos del comportamiento del sistema vehículo-vía, pero la mayoría de sujeciones de vía utilizadas en líneas de alta velocidad incorpora al menos una placa de asiento o una placa de acero, de tal modo que, en principio, se pueden introducir al menos dos capas resilientes (una por debajo y  una por encima de la placa). Incluso para una rigidez global predeterminada y especificada de toda la sujeción, la selección de la rigidez de estos dos elementos individuales puede afectar a las prestaciones dinámicas globales.

A su vez, esto puede influir en el nivel de ruido propagado por el aire en los lados de la vía, así como el comportamiento mecánico del sistema como respuesta a las caras aplicadas al mismo: balanceo, ampliación dinámica del ancho de vía del carril, etc.. Se trata de un área compleja en la cual Pandrol cuenta con grandes conocimientos. Pero para confirmar que sus diseños brindan la mejor atenuación posible del ruido propagado por el aire dentro de las restricciones indicadas, Pandrol está colaborando estrechamente con el Instituto de Investigaciones del Sonido y las Vibraciones (ISVR) de Southampton (Reino Unido) para realizar tests de diferentes opciones de diseño detalladas.

Futuro robotizado

La combinación de placas de vía universales con sujeciones universales constituye una atractiva propuesta: pero esto no es nada nuevo. Sin embargo, lo que es nuevo e innovador es la manera en que Pandrol propone colocar sus placas de asiento en las placas de hormigón. Para amarrar las placas de asiento y colocarlas en las posiciones exactas y en las orientaciones necesarias se hará uso de robots, transfiriendo la experiencia técnica acumulada por la empresa a raíz de su uso en las líneas de producción de clips. 

Las combinaciones de posiciones de placa de asiento en una determinada placa de vía se pueden seleccionar con solo pulsar una tecla. El escaneo ayuda y confirma el posicionado de la placa de asiento y la configuración de cada losa de vía (¡y qué extremo se debe montar en qué posición!) se codifica en una etiqueta RFID que se coloca sujeta a la placa de vía antes de que ésta salga de fábrica, del tal modo que la curva o transición en la cual se desea instalarla pueda recuperarse en cualquier momento. Esta instalación robotizada aumenta la fiabilidad y la calidad de la instalación de la cual depende la calidad definitiva de la alineación de la vía. También aumenta las velocidades de producción y reduce los  riesgos de demoras o interrupciones.

La instalación robotizada de las placas de asiento se ve enormemente facilitada por el hecho de que la placa base de asiento de Pandrol se puede preensamblar en gran medida antes de ser instalada en la placa de vía en fábrica. Esto representa también una ventaja cuando llegamos a la segunda área en que un ajuste resulta esencial. Se trata de realizar el mantenimiento de la vía a lo largo de su vida útil.

Una placa de asiento dañada podría ser sustituida como unidad autónoma. No existe la necesidad de desmantelar la sujeción sobre la vía y no es necesario saber cómo reensamblarla más adelante. Los ajustes laterales representan una gran ventaja. Tan solo es preciso aflojar la placa de asiento, moverla a la posición correcta y reapretarla. No se requieren piezas de repuesto adicionales y tampoco es necesario desensamblar la sujeción. Los ajustes verticales también son simples.

Se aflojan las placas de asiento, se colocan en su posición cualesquiera suplementos adicionales necesarios y se reaprietan las placas de asiento. Los propios suplementos de ajuste de altura presentan un diseño planar muy sencillo, pudiendo fabricarse fácilmente a cualquier espesor exacto que se requiera. No se incurre en ningún peligro si se ensamblan en el orden incorrecto suplementos de diferentes espesores.