Coche con geometría de pista

Un vagón de geometría de vía (también conocido como vagón de registro de vía ) es un vehículo de inspección de vía automatizado en un sistema de transporte ferroviario que se utiliza para probar varios parámetros de la geometría de la vía sin obstruir las operaciones ferroviarias normales. Algunos de los parámetros que se miden generalmente incluyen la posición, la curvatura, la alineación de la vía, la suavidad y el nivel transversal de los dos rieles. Los vagones utilizan una variedad de sensores, sistemas de medición y sistemas de gestión de datos para crear un perfil de la vía que se está inspeccionando.

Los carros de geometría de vía surgieron en la década de 1920, cuando el tráfico ferroviario se volvió lo suficientemente denso como para que las inspecciones manuales y visuales ya no fueran prácticas. Además, las mayores velocidades operativas de los trenes de esa época requerían vías mantenidas más meticulosamente. En 1925, Chemins de fer de l'Est puso en funcionamiento un carro de geometría de vía que llevaba un acelerógrafo desarrollado por Emile Hallade, el inventor del método Hallade . El acelerógrafo podía registrar el movimiento horizontal y vertical, así como el balanceo. Estaba equipado con un botón manual para registrar hitos y estaciones en el registro. Este carro fue desarrollado por travaux Strasbourg, ahora parte del Grupo GEISMAR. En 1927, el Ferrocarril Atchison, Topeka y Santa Fe tenía un carro de vía en funcionamiento, seguido por la Estrada de Ferro Central do Brasil en 1929. Estos dos carros fueron construidos por Baldwin utilizando la tecnología de giroscopio de Sperry Corporation . ^[2]

El primer vagón de medición de la geometría de la vía apareció en Alemania en 1929 y lo operaba la Deutsche Reichsbahn . El equipamiento de este vagón procedía de Anschütz de Kiel , una empresa que actualmente pertenece a Raytheon . En Suiza, el primer equipo de medición de la geometría de la vía se integró en un vagón dinamométrico ya existente en 1930. ^[2]

Uno de los primeros vagones con geometría de vía fue el vagón T2 utilizado por el Proyecto HISTEP (Programa de Evaluación de Trenes de Alta Velocidad) del Departamento de Transporte de los Estados Unidos . Fue construido por la Compañía Budd para el Proyecto HISTEP con el fin de evaluar las condiciones de la vía entre Trenton y New Brunswick, Nueva Jersey, donde el DOT había establecido una sección de vía para probar trenes de alta velocidad y, en consecuencia, el T2 funcionaba a 150 millas por hora o más. ^[3]

Muchos de los primeros vagones de servicio regular se crearon a partir de viejos vagones de pasajeros equipados con sensores, instrumentos y equipos de grabación adecuados, acoplados detrás de una locomotora. ^{[4] [ página necesaria ]} Al menos en 1977, habían surgido vagones de servicio autopropulsados. El GC-1 de Southern Pacific (construido por Plasser American) fue uno de los primeros y utilizó doce ruedas de medición junto con medidores de tensión, computadoras y hojas de cálculo para brindarles a los gerentes una imagen clara del estado del ferrocarril. ^[5] Incluso en 1981, la Enciclopedia de Ferrocarriles de Norteamérica consideró que este era el vagón de servicio de vía más avanzado de América del Norte. ^{[6] : p325}

La inspección de las vías se hacía originalmente por inspectores que recorrían las vías y examinaban visualmente cada sección de las mismas. Esto era peligroso, ya que debía hacerse mientras los trenes estaban en marcha. También requería mucha mano de obra y los inspectores tenían un límite en la cantidad de vías que podían inspeccionar en un día determinado. Se debían utilizar instrumentos manuales para medir varios parámetros de las vías. ^{[4] [ página necesaria ]}

Los principales beneficios de los carros de geometría de vía son el tiempo y el trabajo que se ahorran en comparación con las inspecciones manuales de las vías. Los carros de geometría de vía pueden viajar hasta 217 millas por hora (335 kilómetros por hora), inspeccionando la vía todo el tiempo. Más comúnmente, en los ferrocarriles de carga, los carros de geometría viajan a la velocidad de la vía (hasta 70 millas por hora) para minimizar las interrupciones del servicio. Los carros de geometría de vía actuales pueden cubrir grandes porciones del sistema en un solo día. Muchas veces, las cuadrillas de mantenimiento seguirán al carro de geometría y arreglarán los defectos a medida que el carro de geometría se mueve a lo largo de la vía. ^{[4] [ página necesaria ]}

Debido a que los vagones de geometría de vía son vagones de ferrocarril de tamaño completo (con la excepción de algunos vagones de geometría de vía alta más livianos), los vagones de geometría de vía también brindan una mejor imagen de la geometría de la vía bajo carga (en comparación con los métodos manuales que no consideraron esto). Finalmente, los datos de geometría de vía generalmente se almacenan y se pueden utilizar para monitorear las tendencias en la degradación de la vía. Estos datos se pueden utilizar para identificar y predecir puntos problemáticos en la vía y planificar programas de mantenimiento en consecuencia. ^[7]

Las tolerancias de cada parámetro varían según la clase de vía que se esté midiendo. En los Estados Unidos, los vagones de geometría generalmente clasifican cada defecto como "Clase II" o "Clase I" (aunque el nombre exacto puede variar según el ferrocarril). Un defecto de clase II se conoce como defecto de nivel de mantenimiento, lo que significa que la vía no cumple con los estándares propios de un ferrocarril en particular. Cada ferrocarril tiene su propio estándar para un defecto de nivel de mantenimiento. Un defecto de clase I es un defecto que viola los estándares de seguridad de vías de la Administración Federal de Ferrocarriles (FRA). Los ferrocarriles deben reparar estos defectos dentro de un período de tiempo determinado después de su descubrimiento o de lo contrario corren el riesgo de ser multados.

• Alineación – “La alineación es la proyección de la geometría de la vía de cada carril o la línea central de la vía sobre el plano horizontal” (Definición de la FRA). ^[8] También conocida como “rectitud” de las vías.
• Nivel transversal : variación en el peralte de la vía a lo largo de una longitud de "cuerda" predeterminada (generalmente sesenta y dos pies). En vías rectas o tangentes, lo ideal es que no haya variación, mientras que en las curvas, generalmente se desea un peralte.
• Curvatura : la cantidad en que el riel se desvía de ser recto o tangente. El carro de geometría verifica la curvatura real (en grados de curvatura ) de una curva en comparación con su curvatura de diseño.
• Líneas aéreas (o catenarias): mide la altura y el desfase del cable de contacto, la posición de los mástiles o postes de catenaria y las posiciones de los puentes de cables, si corresponde. ^[9]
• Ancho de vía : distancia entre los rieles. Con el tiempo, los rieles pueden volverse demasiado anchos o demasiado estrechos. En América del Norte y la mayor parte del mundo, el ancho estándar es de 4 pies y  8 pulgadas.+1 ⁄ 2  pulgada(1,435 mm).
• Perfil del riel : busca desgaste del riel y desviaciones del perfil estándar.
• Deformación : cambio máximo en el nivel transversal a lo largo de una longitud de cuerda predeterminada (generalmente sesenta y dos pies). ^[10]

Los vagones con geometría de vía que utiliza el metro de la ciudad de Nueva York también miden:

• Ondulación de la superficie del carril de rodadura
• Espacios libres en túneles y plataformas de estaciones
• Altura y ancho del tercer carril
• Espacio vertical entre el tercer carril y el tablero protector ^[11]

• Sistemas de medición láser: mide el perfil y el desgaste del riel, el nivel transversal y el ancho de vía.
• Acelerómetros
  • Se utiliza para medir la alineación hallando la aceleración en una dirección determinada y luego integrándola hasta obtener una posición. Estas posiciones se utilizan luego para crear cuerdas artificiales para medir diversos parámetros.
  • Se utiliza para obtener mediciones de la calidad del viaje. Si se alcanzan o superan determinadas aceleraciones, la carga puede resultar dañada o los pasajeros pueden sentirse incómodos.
• Sistema de video: captura videos del derecho de paso para su posterior análisis, así como para inspecciones con visión artificial de ciertos componentes de la vía.
• Giroscopio : Orientado en dirección vertical, se utiliza para medir el nivel transversal y la curvatura. Actualmente están obsoletos, ya que han sido reemplazados por sistemas de medición láser. ^[3]
• Sensor de proximidad : se utiliza para medir superficies, alinear y calibrar. Actualmente, estos sensores están obsoletos y han sido reemplazados por sistemas de medición láser. ^[3]

• Ruedas de medición: en su mayoría obsoletas, originalmente utilizadas para medir casi todos los parámetros, ahora han sido reemplazadas por láseres.
• Galgas extensométricas: se utilizan junto con las ruedas de medición para traducir los diversos movimientos de las ruedas de medición a un formato utilizable.

En los Estados Unidos, la Administración Federal de Ferrocarriles (FRA) mantiene una flota de tres vagones de geometría como parte de su Programa de Inspección Automatizada de Vías (ATIP). La FRA hace circular su flota de vagones de geometría por todo el país para comprobar que los ferrocarriles cumplen las Normas Federales de Seguridad de Vías (FTSS). Según la FRA, cada vagón de geometría recorre aproximadamente 30.000 millas y encuentra aproximadamente 10.000 defectos cada año, que luego son reparados por los ferrocarriles. ^[12]

En Estados Unidos, los ferrocarriles están buscando nuevas formas de medir la geometría que causen incluso menos interferencias en las operaciones de los trenes. Las pruebas realizadas por Transportation Technology Center, Inc. (TTCI) en el Transportation Technology Center en Pueblo , Colorado , utilizan un sistema portátil de monitoreo de calidad de marcha conectado a un vagón de carga estándar . TTCI también ha estado promoviendo un cambio hacia la "Geometría de vía basada en el rendimiento" o PBTG. La mayoría de los sistemas de geometría de vía actuales solo analizan el estado de la vía en sí, mientras que un sistema PBTG también analiza la dinámica del vehículo causada por las condiciones de la vía. ^[13]

•  Estados Unidos – Administración Federal de Ferrocarriles DOTX -216, -217, -218, -219, -220
•  Francia – SNCF TGV Iris 320
•  Alemania – ICE S
•  Japón – Doctor Amarillo
•  Reino Unido – Nuevo tren de medición , British Rail Class 950 , tren de registro de vías del metro de Londres
•  Kazajstán – SVGP-1
•  Turquía – TCDD HT80001 (solo para secciones eléctricas de alta velocidad) en
•  Australia – Vagones de registro de vías AK de ancho estándar

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Máquinas de geometría de vías .

• Administración Federal de Ferrocarriles – Programa de Inspección Automatizada de Vías (ATIP)
• Ejemplo de datos de geometría de vía: tomados después de la colisión de trenes de Chatsworth en 2008