¿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 carriles de acero. Esto no solo reduce la comodidad de los pasajeros, sino que también limita la velocidad de circulación de los trenes, intensifica el desgaste de las cabezas de los carriles y de las ruedas (estas últimas sufren daños especialmente graves) y acorta la vida útil de las ruedas. Para hacer frente a estos inconvenientes, la solución óptima es eliminar las juntas de los carriles, razón por la cual la mayoría de las líneas ferroviarias de alta velocidad adoptan vías de carril soldado continuo (CWR).
Los carriles de acero se dilatan a altas temperaturas y, si no se toman las medidas adecuadas, pueden combarse y deformarse.
Cómo compensar la dilatación y la contracción térmicas: preestiramiento de los raíles
La tecnología de preestirado es una innovación moderna que se utiliza para contrarrestar la deformación térmica de los carriles. Al aplicar una tensión previa a los carriles de acero, se compensan por completo los cambios dimensionales provocados por las fluctuaciones de temperatura, lo que permite que los carriles ultralargos funcionen sin juntas de dilatación. Estas vías sin juntas también se conocen como vías de carriles 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 la contracción térmicas.
Fija los carriles a las traviesas con elementos de fijación y dispositivos antideslizamiento
Para limitar la libre dilatación y contracción de los carriles de acero provocadas por los cambios de temperatura, los elementos de fijación de los carriles y los dispositivos antideslizamiento los sujetan firmemente a las traviesas. Esto genera tensiones térmicas internas en los carriles, entre las que se incluyen la fuerza de tracción en climas fríos y la fuerza de compresión en climas cálidos, denominadas colectivamente «fuerza térmica».
La magnitud de la tensión térmica en los carriles soldados continuos está directamente relacionada con los cambios de temperatura de los carriles. Por lo tanto, se establece una temperatura fija específica para el bloqueo de los carriles. Los equipos de construcción suelen bloquear los carriles durante las estaciones en las que las temperaturas medias se sitúan entre los valores máximos y mínimos anuales locales. Esto minimiza la tensión térmica interna, evitando dos riesgos críticos para la seguridad: la fractura del carril por tensión excesiva en inviernos gélidos y el pandeo de la vía o el desplazamiento del carril por compresión excesiva en veranos abrasadores, los cuales suponen graves amenazas para la seguridad de la circulación ferroviaria.
Reguladores de juntas de dilatación ferroviarias: dispositivos especiales para el ajuste del desplazamiento térmico
Los reguladores de juntas de dilatación ferroviarias son componentes de ajuste específicos. Su función principal consiste en coordinar las discrepancias de desplazamiento entre la deformación térmica de los largos carriles de acero y la dilatación o contracción de los extremos de las vigas en los puentes de gran luz. Estos dispositivos compensan automáticamente la deformación térmica de los carriles en los puentes, reducen las cargas ejercidas sobre los carriles y las subestructuras de los puentes, y garantizan la integridad estructural de las vías y los cimientos de los puentes.
Clasificación de los reguladores de juntas de dilatación ferroviarias
Los reguladores de juntas de dilatación ferroviarias se clasifican según cuatro normas principales:
- Según la velocidad de funcionamiento: dos tipos, a saber, reguladores para vías con balasto en líneas de alta velocidad de 250 km/h (que admiten transporte mixto de pasajeros y mercancías) y reguladores para vías sin balasto en líneas de alta velocidad de 350 km/h.
- Según la dirección de expansión: reguladores unidireccionales y reguladores bidireccionales.
- Según el tipo de cimentación bajo el carril: reguladores para vías con balasto y reguladores para vías sin balasto.
- Según la forma plana de los carriles de cambio y los carriles 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 las vías sin balasto de Los trenes de alta velocidad de China A modo de ejemplo, los componentes clave son los carriles principales, los carriles de desvío, los sistemas de fijación, las traviesas o losas de vía y los dispositivos de elevación de carriles. El borde de trabajo del carril de desvío mantiene una alineación constante del ancho de vía. Su principio de funcionamiento básico radica en la libre dilatación de los carriles principales, mientras que los carriles de desvío permanecen fijos en su posición.
Aplicación de los reguladores de juntas de dilatación ferroviarias en China
China comenzó a implantar a gran escala reguladores de juntas de dilatación ferroviarias curvas con traviesas cortadas en la década de 1960, que 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 se importaron Reguladores alemanes BWG para juntas de dilatación ferroviarias, que se instalaron en estructuras de gran envergadura, como el puente extragrande sobre el río Amarillo de la línea ferroviaria de alta velocidad Pekín-Shanghái y el puente extragrande sobre el río Amarillo 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.
