Carril largo soldado
El riel soldado o LRS , también llamado "barra larga" es un método moderno de tendido de vías férreas que tiene la ventaja de eliminar la mayoría de los rieles de unión en tramos largos, a menudo de varias decenas de kilómetros.
Este es el método de tendido adoptado para todas las líneas de tráfico intenso y, en particular , las líneas de alta velocidad , aunque poco a poco se está convirtiendo en el estándar para todas las redes ferroviarias (tranvía, renovación o creación de pequeñas líneas como la de Oloron-Sainte-Marie a Bedous en 2016, líneas 15-16-17 del Grand Paris Express , o parte de la línea de Eygurande-Merlines a Clermont-Ferrand entre Clermont-Ferrand y Durtol en 2012).
Histórico
Desde los orígenes del ferrocarril , la expansión de los raíles ha sido una fuente de inconvenientes para los operadores ferroviarios.
Como, de todos modos, la tecnología disponible en ese momento no permitía tener rieles largos, este problema se resolvió dejando, en las juntas entre los rieles, un espacio suficiente para su libre expansión. Una pista colocada de acuerdo con este método se llama "barras normales".
Sin embargo, debido a esta discontinuidad en el rodamiento, los sellos provocan choques cuando pasan las ruedas. Además de la incomodidad que sienten los pasajeros y el desgaste de la banda de rodadura de las ruedas, estos impactos provocan el desgaste de los componentes del sello así como del lastre debajo de los travesaños que sostienen el sello y requieren un mantenimiento muy regular.
Por lo tanto, los operadores siempre han buscado una solución para eliminar los sellos. Así es como, a partir de la década de 1930 , se teorizó el funcionamiento del LRS. Pero los materiales de la época, en particular los sujetadores rígidos , no proporcionaban suficiente soporte y por lo tanto no permitían una fácil implementación de esta nueva técnica. Tuvimos que esperar el desarrollo de sujetadores elásticos para reanudar el experimento y luego pasar a la generalización del proceso.
Principio de funcionamiento
Los raíles se sueldan a una temperatura ambiente entre 20 ° C y 30 ° C (en Francia). Si la temperatura de los rieles es menor, se pueden usar tensores hidráulicos para darle al riel la longitud que tendría a 25 ° C (expansión de aproximadamente 0.01 mm m −1 ° C −1 ). Si la temperatura de los rieles es más alta, se prohíbe la soldadura. Gracias a estas precauciones, las tensiones en los raíles se mantienen relativamente bajas (del orden de 10 daN mm −2 máx.), Lo que permite evitar cualquier problema de pandeo o deformación de la vía.
Los rieles se pueden soldar durante varias decenas de kilómetros sin junta de dilatación. Las juntas de dilatación suelen reservarse para estructuras como puentes. Estos dispositivos compensan la expansión del tablero del puente.
El libre movimiento del metal en función de su temperatura está limitado por su firme sujeción a los durmientes, ellos mismos anclados en el lastre . Los movimientos frustrados del metal se transforman en esfuerzos de compresión (a altas temperaturas) o tensión (a bajas temperaturas), que pueden alcanzar hasta 140 toneladas para una pista reforzada con raíles de 60 kg / m .
Estas tensiones dependen de las variaciones de temperatura, pero son independientes de la longitud y sección del riel.
Al final del LRS hay un área donde la expansión libre del riel ya no está completamente compensada, el área de respiración. Siendo mayores los movimientos del extremo del raíl de lo que normalmente puede absorber una junta, allí se instalan dispositivos especiales de expansión que permiten el deslizamiento de los raíles, asegurando, sin pausas longitudinales pero con pausas laterales, la continuidad del rodamiento.
Ventajas y desventajas
Los LRS tienen dos ventajas principales, que son consecuencia de la eliminación de las juntas ecológicas :
- costos reducidos de mantenimiento de vías;
- mejor calidad de conducción y mayor comodidad para los pasajeros.
Las desventajas, superadas en gran medida por las ventajas, son:
- mayor tecnicismo en su implementación y mantenimiento, requiriendo personal bien capacitado;
- un riesgo de deformación por pandeo de la pista bajo tensiones de compresión excesivas durante períodos de calor muy alto (pero este riesgo también existe en barras normales);
- esta compresión a altas temperaturas también conlleva riesgos de deformación durante los trabajos realizados en los raíles, balasto o fijaciones durante la temporada de calor. Por este motivo, salvo para tomar precauciones especiales como limitar la velocidad, no se realizan trabajos en verano en las vías LRS;
- un mayor riesgo en comparación con las barras normales de rotura de riel durante períodos de frío extremo debido a la tensión que prevalece en las barras;
- el uso de mayores cantidades de lastre para anclar mejor las traviesas.
Para minimizar el riesgo de distorsión de la vía, los LRS generalmente no se utilizan en vías sinuosas o en terrenos poco estables.
Constitución
Las barras largas, con una longitud de 144, 300 o 400 m , dependiendo del país, se producen en el taller por soldadura carriles elementales de 18 m , 36 m , 72 m , 75 m , 80 m , 100 m o 120 m . En Francia, la longitud de las barras elementales es de 108 m producidas por laminación. Se sueldan cuatro barras elementales para formar una barra de 432 m de largo. Esta soldadura, realizada en taller fijo o semimóvil, se realiza mediante tapajuntas y forja o también por inducción y forja. Estas largas barras, cuya flexibilidad les permite ser transportadas en trenes de vagones planos especialmente equipados con equipos de descarga y rampas denominados trenes LRS, se colocan y sueldan entre sí en el sitio mediante soldadura térmica de aluminio o soldadura eléctrica.
Se fijan a los durmientes mediante lazos elásticos.
En el caso de creación de un LRS soldando los raíles de una vía en barras normales fijadas, total o parcialmente, mediante fijaciones rígidas, instalaremos dispositivos “anti-arrastre” destinados a oponerse a los movimientos longitudinales del raíl.
El lanzamiento de LRS
Para limitar las tensiones, la colocación de las barras largas debería realizarse idealmente a una temperatura media entre los extremos esperados denominada "temperatura de referencia". Esta temperatura de referencia es, por ejemplo, generalmente 25 ° C. en Francia .
Para ello, a la colocación de los rieles le sigue una operación denominada “destensado” que tiene como objetivo homogeneizar los esfuerzos en el interior del riel y luego fijarlo de acuerdo con la temperatura de referencia deseada.
La homogeneización de las tensiones se obtiene de la siguiente manera:
- la barandilla está separada de las traviesas;
- los rodillos se insertan debajo del riel para que pueda moverse libremente en la dirección longitudinal;
- se pone en vibración golpeándolo con masas de goma previstas para este fin.
Luego, dependiendo de la temperatura real del riel:
- si se acerca a la temperatura de referencia ideal, los rieles se vuelven a fijar como están y se sueldan ( Desbloqueo a temperatura natural);
- si es menor (el caso más frecuente porque este tipo de trabajo se evita en climas cálidos), los raíles se ponen en tracción mediante gatos hidráulicos para compensar la diferencia con la temperatura de referencia luego se vuelven a fijar los raíles. soldadura ( liberación mediante gatos hidráulicos);
- si finalmente es demasiado alto, se realiza una liberación a temperatura natural . Este tipo de instalación conlleva el inconveniente de tener que volver, cuando las condiciones de temperatura reales lo permiten, para volver a liberar para cumplir con la temperatura de referencia ideal. Si este nuevo desmoldeo no se realiza a tiempo, existe el riesgo, durante el siguiente primer muy frío, de rotura del carril por tensiones de tracción excesivas.
Concepto de temperatura
La temperatura a la que se refiere este artículo no es la temperatura ambiente, sino la del metal que constituye el propio carril. Esta puede ser muy diferente a la temperatura ambiente.
Por ejemplo, puede ser muy alto cuando el sol calienta la pista mientras el aire ambiente permanece suave. Asimismo, en climas fríos, la temperatura inherente del metal es generalmente más baja que la temperatura ambiente.
Esta temperatura se registra:
- colocando un termómetro en la zapata del riel a la sombra;
- mediante el uso de un termómetro insertado en un orificio perforado en un cupón de carril con las mismas características que el carril que constituye el LRS y sometido a las mismas condiciones externas.
Cálculo de tensiones en LRS
: Sección del raíl (mm 2 ) : Fuerza térmica en el raíl (N) : Diferencia de temperatura con la temperatura de incorporación (soldadura) (° C) : Coeficiente de dilatación térmica del acero (mm / ° C / m)
E: Módulo de Young del material que constituye el carril (MPa)
Aplicación digital:
S = 7.745 mm 2 = 0.012 mm / ° C / m
E = 210.000 MPa
F = E. S. T = 19,5 kN / ° C = 2,5 MPa / ° C T = 55 ° C
Expansión del raíl LRS sin restricciones en función de la temperatura:
L = 400 m 0.012 * 55 * 400
264 milímetros
| F = 1070 kN y = 137 MPa |
Notas y referencias
Ver también
Bibliografía
- Roland Sauvage, La estabilidad de los rieles soldados largos , Louis-Jean, 1966, 64 páginas
- JP Fortin, “Teoría simplificada de rieles largos soldados”, en Revue générale des railroads , n ° 79, 1999, pp.15-25
- André Francusco y Jean-Hubert Lavie (Fotógrafo), “ Mantenimiento de rieles largos soldados: los LRS constituyen una clara mejora en términos de comodidad y costo, pero su mantenimiento es complejo y requiere mucho rigor. Explicaciones de un ex jefe de distrito ”, Ferrovissime , n o 101, septiembre / octubre 2019, p. 22-23 ( ISSN 1961-5035 ).