El sistema de fijación como un todo coordinado
Un sistema de fijación de carril fija el carril a la traviesa permitiendo al mismo tiempo un movimiento elástico controlado bajo el tráfico. El clip de resorte proporciona una fuerza de sujeción elástica, el perno mantiene unido el conjunto mediante precarga, la punta ancla el sistema en la traviesa y la placa de sujeción distribuye las fuerzas del riel en el soporte. Ninguna de estas piezas funciona por sí sola: un clip con la fuerza de sujeción correcta puede ser derrotado por un perno oxidado, y un perno perfectamente recubierto no puede compensar una punta mal-anclada. Este artículo explica cómo se coordinan los componentes principales y qué parámetros vale la pena comprobar al comprar o mantener sistemas de fijación.
Fuerza de sujeción del clip de resorte y seguridad de la línea
La fuerza de apriete del clip elástico decide directamente la estabilidad de fijación del carril. Las líneas de alta-velocidad requieren una fuerza de sujeción de al menos 16 kN por clip, mientras que las líneas de velocidad-convencionales normalmente requieren al menos 12 kN. Si la fuerza de sujeción es demasiado baja, el carril se desplaza debido a la vibración del tren, se produce una desviación del ancho y aumenta el riesgo de descarrilamiento. Si es demasiado alto, la grapa sufre daños por fatiga acelerada, su vida útil se acorta y el hombro del carril se desgasta. Se diseñan diferentes tipos de clips para diferentes niveles de fuerza - Clips tipo V para vías de alta-velocidad y clips Tipo I para vías convencionales - por lo que el clip debe seleccionarse de acuerdo con el estándar de la línea y la precarga del perno debe aplicarse con una llave dinamométrica para que la fuerza de sujeción real coincida con el valor de diseño.
Precarga de pernos y revestimiento anticorrosión
Los pernos están expuestos al aire libre durante toda su vida útil, enfrentando ciclos de lluvia, humedad, sal y temperatura, y la corrosión reduce directamente la precarga. Las normas nacionales chinas exigen que los pernos lleven una doble-capa de protección de escamas de zinc más resina epoxi, y el revestimiento no debe mostrar óxido rojo después de 3000 horas de prueba de niebla salina. Las líneas de transporte pesadas- someten a los pernos a fuerzas más altas y especifican un espesor de recubrimiento adicional. En el mantenimiento, se debe inspeccionar periódicamente el estado del revestimiento y reemplazar rápidamente los pernos oxidados, porque un perno que ha perdido la precarga afloja silenciosamente toda la fijación.
Anclaje de púas de riel: azufre versus resina
Los clavos de riel se anclan a la traviesa mediante uno de dos métodos principales. El anclaje de azufre vierte mortero de azufre fundido en el orificio pre-perforado y se adapta a las traviesas de hormigón tradicionales; el proceso es maduro y de bajo costo. El anclaje de resina llena el orificio con una resina de dos-componentes y se prefiere para traviesas de hormigón pretensado y vías sin lastre, ya que ofrece mayor fuerza de unión, mejor durabilidad y mayor resistencia a las cargas laterales. La vía sin lastre de alta-velocidad prioriza el anclaje de resina para mantener la estabilidad a largo plazo-y reducir la frecuencia de mantenimiento. En ambos casos, la precisión de la perforación y la calidad del relleno del agente de anclaje deciden si realmente se alcanza la resistencia de extracción requerida-.
Diseño de placa de sujeción y transmisión de fuerza
La placa de sujeción se atornilla a la traviesa y presiona el pie del riel a través del clip. Su área de contacto y su forma controlan cómo se distribuye la presión del riel: una estructura de placa razonable transmite las fuerzas longitudinales y laterales del riel de manera uniforme a la traviesa y evita la concentración de tensiones locales. Los sistemas de alta-velocidad utilizan un diseño de contacto-en arco que se ajusta perfectamente a la parte inferior del riel y reduce los espacios causados por la vibración; Las líneas de transporte-pesadas utilizan placas más gruesas con un área de contacto más grande para resistir impactos de carga más grandes. El material de la placa normalmente es acero de aleación de alta-resistencia, tratado térmicamente-para darle dureza y resistencia al desgaste, de modo que la placa no se deforme durante años de servicio.
Ajuste tridimensional-para la geometría de la pista
Los sistemas de fijación con funciones de ajuste de altura y ancho pueden corregir el ancho en ±10 mm y la altura de la superficie del riel en ±30 mm, lo que restaura la geometría de la vía después del asentamiento de las traviesas y el desgaste del riel sin reemplazar una gran cantidad de componentes. Las líneas ferroviarias urbanas - con espaciamientos cortos entre estaciones y frecuentes inicios-paradas - se deforman más rápido y la función de ajuste reduce significativamente el costo de mantenimiento. Las líneas de alta-velocidad exigen vías extremadamente suaves y un ajuste preciso mantiene bajo control las fuerzas dinámicas de las ruedas-carriles. Debido a que diferentes sistemas ofrecen diferentes rangos de ajuste, la elección debe seguir la estrategia de mantenimiento de la línea.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Por qué la vía de alta-velocidad necesita al menos 16 kN de fuerza de sujeción del clip?
A alta velocidad, las fuerzas dinámicas sobre el carril crecen con frecuencia y amplitud; una fuerza de sujeción inferior a 16 kN no puede sujetar firmemente el pie del riel, por lo que se puede desarrollar una separación del ancho de vía y un balanceo del riel. Las líneas de velocidad-convencionales operan a niveles dinámicos más bajos y 12 kN es el mínimo común.
P2: ¿Qué son las escamas de zinc y por qué se requiere un revestimiento de doble-capa?
las escamas de zinc son una capa base-anticorrosión en escamas de zinc-aplicada mediante un proceso de inmersión-centrifugado; la capa superior de resina epoxi lo sella. La doble capa resiste 3000 horas de niebla salina sin óxido rojo y protege las roscas y el vástago del perno, preservando la precarga durante la vida útil.
P3: ¿Cuándo se debe elegir el anclaje de resina en lugar del anclaje de azufre?
El anclaje de resina se elige para traviesas de hormigón pretensado y vías sin lastre, donde se necesita una mayor fuerza de unión, un curado más rápido y una mejor resistencia a las cargas laterales. El anclaje de azufre sigue siendo económico para las traviesas de hormigón tradicionales en líneas convencionales.
P4: ¿Puede el sistema de fijación realmente corregir la geometría de la vía?
Sí, dentro de su gama de diseño. El ajuste del ancho de vía de hasta ±10 mm y el ajuste de la altura de la superficie del riel de hasta ±30 mm permiten a los equipos de mantenimiento compensar el asentamiento y el desgaste intercambiando o calzando componentes de ajuste, evitando el reemplazo total.
P5: ¿Cómo se verifica el estado del recubrimiento de los pernos en servicio?
La inspección visual es el primer paso: busque óxido rojo, revestimiento agrietado o pelado en el vástago, la tuerca y la arandela. Se reemplazan los pernos que muestran una corrosión significativa y una auditoría de torque en una muestra de fijaciones confirma que la precarga aún se encuentra en el nivel de diseño.