Para entender cómo funciona la corazón de una vía, primero debemos tener una visión general del cambio de vía. Un cambio de vía es un conjunto de dispositivos que funcionan en conjunto y permiten que las ruedas pasen de una vía férrea a otro. El conjunto de piezas incluye principalmente carriles fijos, agujas, carriles de cierre, crucetas, carriles de protección y otras piezas de conexión. Las agujas son la sección móvil del desvío. Los rieles de cierre conectan las agujas con la corazón. Los rieles de guía se encuentran frente a la corazón, junto a los rieles fijos, y guían las ruedas por la ranura correcta para evitar que el tren se descarrile.

Las ruedas ruedan sobre el carril lateral y siguen por él hasta que se enganchan en la punta de la corazón. En ningún momento el soporte de la rueda puede caer en la ranura del reborde, en el espacio entre los dos carriles, ya que está firmemente apoyado sobre esos dos carriles; por lo tanto, simplemente rueda a lo largo del ala, se engancha en la punta de la cruceta al pasar al carril de la cruceta y atraviesa esta. Gracias a esta geometría, se garantiza que el equipo rodará a través de la corazón sin ningún golpe ni caída en el espacio entre los carriles de la corazón. Es fundamental que el espacio entre los carriles sea lo más estrecho posible y que la banda de rodadura de la rueda sea lo más ancha posible para que eso suceda. Esto permite que la rueda ruede por el tramo del carril lateral, cruce hacia la punta de la corazón y luego ruede sobre la corazón.  

Tipos de cruces de vía férrea

Según la forma de la placa, existen cruces de vía rectas y cruces de vía curvas. Otra forma de clasificación es según el tipo de estructura. Las cruces de vía pueden ser fabricadas, es decir, compuestas por dos rieles mecanizados unidos entre sí, o bien fundidas como una sola pieza.

Rana fija

• Rana combinada

La cruceta combinada está fabricada con rieles de acero y otras piezas que se cortan y ensamblan. Se compone de la punta de cruce, el riel lateral, una pieza espaciadora, una almohadilla de cruceta y otras piezas. El proceso de fabricación es sencillo, ya que no requiere ningún procedimiento especial. Sin embargo, su uso ha sido poco frecuente debido a la elevada carga de trabajo que supone su mantenimiento.

• Pata de rana fundida de una sola pieza

Las agujas ferroviarias modernas están fabricadas en acero al manganeso, una aleación avanzada que se endurece con el uso. Esta es una propiedad importante, ya que la punta de la aguja puede soportar cargas de impacto elevadas al paso de las ruedas del tren.

Cruzamiento con corazón móvil (cruzamiento de punta oscilante)

A diferencia de las cruces fijas, las cruces móviles cuentan con componentes móviles especiales, como carriles laterales móviles o puntas de cruce móviles. Al cambiar la posición de la parte móvil en la corazón, el lado de trabajo del carril lateral o de la punta de cruce puede superponerse para proporcionar una trayectoria continua al tren que pasa. Esto puede eliminar el espacio en el punto de cruce, lo que ofrece la posibilidad de aumentar considerablemente la velocidad de los trenes que pasan por los cambios de vía.

Las crucetas de punta móvil prolongan la vida útil de la cruceta. Las prácticas operativas a largo plazo han demostrado que la vida útil de la corazón con punta móvil es de 6 a 9 veces mayor que la del mismo modelo de corazón fundida de acero con alto contenido de manganeso. Además, el trabajo de mantenimiento y reparación se reduce en un 40%, lo que disminuye considerablemente el impacto del material rodante al pasar por ella.

Soldadura de cruces de vía

Las crucetas de acero con alto contenido de manganeso y los rieles de acero con alto contenido de carbono tienen requisitos de soldadura distintos. Estas diferencias hacen que sea difícil soldarlos entre sí. La soldadura directa provocaría grietas. La tecnología avanzada actual consiste en elegir un material con buenas propiedades de soldabilidad como elemento intermedio para lograr la unión soldada.

El acero con alto contenido de manganeso es un acero austenítico monofásico. Esta estructura presenta una alta sensibilidad a las grietas en caliente y propicia fácilmente la aparición de grietas por licuefacción en la zona afectada por el calor. Por lo tanto, se debe reducir el grado de calentamiento y el tiempo de calentamiento durante la soldadura. El riel de acero tiene un alto contenido de carbono. Para evitar grietas de soldadura durante el proceso, es necesario precalentar antes de soldar y enfriar después de soldar. Si se sueldan directamente las cruces de acero con alto contenido de manganeso y los rieles de acero con alto contenido de carbono, tanto el proceso de soldadura como la selección de los materiales de soldadura son más difíciles. Por lo tanto, la tecnología más avanzada del mundo consiste en elegir un material con buen rendimiento de soldadura como medio intermedio para realizar la unión soldada de los dos materiales. En el pasado, solo unos pocos países, como Austria y Francia, dominaban esta tecnología de soldadura. Más tarde, investigadores científicos de todo el mundo, incluida China, tras esfuerzos incansables, utilizaron la soldadura a tope por chispa para combinar con éxito crucetas de acero con alto contenido de manganeso y rieles de acero con alto contenido de carbono soldados entre sí.