¿Por qué las vías del tren de alta velocidad no tienen juntas de dilatación?
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Cuando los trenes de alta velocidad circulan a velocidades superiores a los 250 kilómetros por hora, la estabilidad y la suavidad extrema de las vías férreas son prioridades fundamentales. Las juntas de dilatación provocan impactos constantes entre las ruedas del tren y los rieles de acero. Esto no solo reduce la comodidad de los pasajeros, sino que también limita las velocidades de operación de los trenes, intensifica el desgaste de las cabezas de los rieles y de las ruedas (estas últimas sufren daños particularmente graves) y acorta la vida útil de las ruedas. Para abordar estos inconvenientes, la solución óptima es eliminar las juntas de los rieles, razón por la cual la mayoría de los ferrocarriles de alta velocidad adoptan vías de riel soldado continuo (CWR).
Los rieles de acero se expanden a altas temperaturas y pueden combarse y deformarse si no se toman las medidas adecuadas.
Cómo compensar la expansión y contracción térmicas: preestiramiento de los rieles
La tecnología de preestiramiento es una innovación moderna que se utiliza para contrarrestar la deformación térmica de los rieles. Al aplicar una tensión previa a los rieles de acero, los cambios dimensionales causados por las fluctuaciones de temperatura se compensan por completo, lo que permite que los rieles ultralargos funcionen sin juntas de dilatación. Estas vías sin juntas también se conocen como vías de rieles preestirados y pretensados.
La tecnología de pretensado no es exclusiva de los trenes de alta velocidad. Por ejemplo, los cables de suspensión de los puentes atirantados también se someten a pretensado para estabilizar las variaciones de tensión provocadas por la expansión y contracción térmicas.
Fija los rieles a las traviesas con sujetadores y dispositivos antideslizamiento
Para limitar la libre expansión y contracción de los rieles de acero provocada por los cambios de temperatura, los sujetadores de rieles y los dispositivos antideslizamiento fijan firmemente los rieles a las traviesas. Esto genera tensiones térmicas internas en los rieles, que incluyen una fuerza de tracción en climas fríos y una fuerza de compresión en climas cálidos, denominadas colectivamente «fuerza térmica».
La magnitud de la tensión térmica en los rieles soldados continuos está directamente relacionada con los cambios de temperatura de los rieles. Por lo tanto, se establece una temperatura fija específica para el bloqueo de los rieles. Los equipos de construcción suelen bloquear los rieles durante las estaciones en las que las temperaturas promedio se encuentran entre los valores máximos y mínimos anuales locales. Esto minimiza la tensión térmica interna, previniendo dos riesgos críticos para la seguridad: la fractura del riel debido a una tensión excesiva en inviernos gélidos y el pandeo de la vía o el desplazamiento del riel debido a una compresión excesiva en veranos abrasadores, los cuales representan graves amenazas para la seguridad de la operación de los trenes.
Reguladores de juntas de dilatación ferroviarias: dispositivos especiales para el ajuste del desplazamiento térmico
Los reguladores de juntas de dilatación ferroviarias funcionan como componentes de ajuste específicos. Su función principal es coordinar las discrepancias de desplazamiento entre la deformación térmica de los rieles largos de acero y la expansión o contracción de los extremos de las vigas en puentes de gran luz. Estos dispositivos compensan automáticamente la deformación térmica de los rieles en los puentes, reducen las cargas ejercidas sobre los rieles y las subestructuras de los puentes, y protegen la integridad estructural de las vías y los cimientos de los puentes.
Clasificaciones de los reguladores de juntas de dilatación ferroviarias
Los reguladores de juntas de dilatación ferroviarias se clasifican según cuatro normas principales:
- Por velocidad de operación: dos tipos, que incluyen reguladores para vías con balasto en ferrocarriles de alta velocidad de 250 km/h (que admiten transporte mixto de pasajeros y carga) y reguladores para vías sin balasto en ferrocarriles de alta velocidad de 350 km/h.
- Según la dirección de expansión: reguladores unidireccionales y reguladores bidireccionales.
- Según el tipo de cimentación bajo el riel: reguladores para vías con balasto y reguladores para vías sin balasto.
- Según las formas planas de los rieles de cambio y los rieles fijos: tipos lineales, de línea discontinua y curvos.
Componentes estructurales básicos de los reguladores de juntas de dilatación ferroviarias
Tomando como ejemplo el regulador de juntas de dilatación ferroviarias unidireccionales, ampliamente utilizado en vías sin balasto de Los trenes de alta velocidad de China A modo de ejemplo, los componentes clave incluyen los rieles principales, los rieles de desvío, los sistemas de fijación, las traviesas o losas de vía y los dispositivos de elevación de rieles. El borde de trabajo del riel de desvío mantiene una alineación constante del ancho de vía. Su principio de funcionamiento básico radica en la libre expansión de los rieles principales, mientras que los rieles de desvío permanecen fijos en su posición.
Aplicación de los reguladores de juntas de dilatación ferroviarias en China
China comenzó a implementar a gran escala reguladores de juntas de dilatación ferroviarias curvas con rieles cortados a medida en la década de 1960, los cuales se instalaron en puentes emblemáticos como el puente de Wuhan sobre el río Yangtsé y el puente de Jinan sobre el río Amarillo.
Los primeros proyectos ferroviarios de alta velocidad en China importaron Reguladores alemanes BWG para juntas de dilatación ferroviarias, que se instalaron en estructuras importantes como el puente extragrande sobre el río Amarillo a lo largo de la línea ferroviaria de alta velocidad Pekín-Shanghái y el puente extragrande sobre el río Amarillo a lo largo de la línea ferroviaria de alta velocidad Pekín-Guangzhou. Estos reguladores también se han utilizado ampliamente en líneas dedicadas al transporte de pasajeros, como la línea ferroviaria de pasajeros Qinhuangdao-Shenyang y la línea ferroviaria de pasajeros Zhengzhou-Xi’an.
