Cambio de ferrocarril

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Un cambio de vía ( AE ), desvío o [ conjunto de ] puntos ( CE ) es una instalación mecánica que permite guiar los trenes de una vía a otra, como en un cruce ferroviario o donde se ramifica un ramal o una vía secundaria.

El tipo más común de cambio de agujas consiste en un par de rieles cónicos unidos, conocidos como agujas ( rieles de aguja o cuchillas de aguja ), que se encuentran entre los rieles exteriores divergentes (los rieles de stock ). Estas agujas se pueden mover lateralmente a una de dos posiciones para dirigir un tren que viene de las cuchillas de aguja hacia el camino recto o el camino divergente. Un tren que se mueve desde el extremo estrecho hacia las cuchillas de aguja (es decir, se dirigirá a uno de los dos caminos, dependiendo de la posición de las agujas) se dice que está ejecutando un movimiento de frente a la aguja .

En muchos tipos de desvíos, un tren que provenga de cualquiera de las direcciones convergentes pasará por el desvío independientemente de la posición de los puntos, ya que las ruedas del vehículo obligarán a los puntos a moverse. El paso por un desvío en esta dirección se conoce como movimiento de punto de arrastre y los desvíos que permiten este tipo de movimiento sin dañar el mecanismo se denominan desvíos arrastrables . ^[1]

Un cambio de vía generalmente tiene una vía "transversal" recta (como la línea principal) y una ruta divergente. La lateralidad de la instalación se describe por el lado que deja la vía divergente. Los cambios de vía a la derecha tienen una ruta divergente hacia la derecha de la vía recta, cuando vienen de las agujas del reloj, y un cambio de vía a la izquierda tiene la vía divergente que sale hacia el lado opuesto. En muchos casos, como en los patios ferroviarios, se pueden encontrar muchos cambios de vía en una sección corta de vía, a veces con cambios de vía que van tanto a la derecha como a la izquierda (aunque es mejor mantenerlos separados tanto como sea posible). A veces, un cambio de vía simplemente divide una vía en dos; en otras, sirve como una conexión entre dos o más vías paralelas, lo que permite que un tren cambie de vía entre ellas. En muchos casos, cuando se proporciona un cambio de vía para salir de una vía, se proporciona un segundo para permitir que el tren vuelva a ingresar a la vía a cierta distancia de la línea; Esto permite que la vía sirva como un apartadero, permitiendo que un tren salga de la vía para permitir el paso del tráfico (este apartadero puede ser un tramo corto de vía dedicado o estar formado por una sección de una segunda línea continua y paralela), y también permite que los trenes que vienen de cualquier dirección cambien de línea; de lo contrario, la única forma en que un tren que viene de la dirección opuesta puede usar un cambio de vía sería detenerse y dar marcha atrás a través del cambio hacia la otra línea, y luego continuar hacia adelante (o detenerse, si se está usando como apartadero).

No siempre hay una vía recta ; por ejemplo, ambas vías pueden curvarse, una hacia la izquierda y otra hacia la derecha (como en el caso de un cambio de vía en Y ), o ambas vías pueden curvarse, con radios diferentes , pero en la misma dirección. Los cambios de vía consumen una proporción relativamente alta del presupuesto de mantenimiento de un ferrocarril. ^[2]

En los primeros ferrocarriles de madera se utilizaban agujas simples de una sola cuchilla para mover vagones entre vías. A medida que las plataformas con rieles de hierro se hicieron más comunes en el siglo XVIII, se fabricaron componentes de hierro fundido para construir agujas con contracarriles. ^[3] En 1797, John Curr describió el sistema que desarrolló, que utilizaba una sola cuchilla de hierro, articulada sobre un pasador vertical que se estrechaba para apoyarse contra la plataforma. ^[4] En 1808, el diseño básico de Curr era de uso común. ^[5]

El uso de un riel con resorte, que proporciona una transición suave, fue patentado por Charles Fox en 1838. ^[6]

Antes de la disponibilidad generalizada de electricidad , los cambios de vía en los cruces con mucho tráfico se operaban desde una caja de señales construida cerca de las vías a través de un elaborado sistema de varillas y palancas . Las palancas también se usaban para controlar las señales ferroviarias para controlar el movimiento de los trenes sobre los puntos. Con el tiempo, se introdujeron sistemas mecánicos conocidos como enclavamientos para asegurarse de que una señal solo pudiera configurarse para permitir que un tren pasara por los puntos cuando fuera seguro hacerlo. Los enclavamientos puramente mecánicos finalmente se desarrollaron en sistemas integrados con control eléctrico. En algunas líneas secundarias de poco tráfico, en patios de maniobras autónomos o en ferrocarriles históricos , los cambios de vía aún pueden tener el tipo anterior de enclavamiento.

Las ruedas de un vagón de ferrocarril se guían principalmente a lo largo de las vías mediante la conificación de las ruedas, ^[7] en lugar de depender de las bridas en el interior de las ruedas. Cuando las ruedas llegan al desvío, se guían a lo largo de la ruta determinada por cuál de los dos puntos está conectado a la vía que mira hacia el desvío. En la ilustración, si el punto izquierdo está conectado, la rueda izquierda se guiará a lo largo del carril de ese punto y el tren se desviará hacia la derecha. Si el punto derecho está conectado, la brida de la rueda derecha se guiará a lo largo del carril de ese punto y el tren continuará a lo largo de la vía recta. Solo uno de los puntos puede estar conectado a la vía que mira hacia el desvío en cualquier momento; los dos puntos están bloqueados mecánicamente juntos para garantizar que siempre sea así.

Se proporciona un mecanismo para mover los puntos de una posición a otra ( cambiar los puntos ). Históricamente, esto requería que un operador humano moviera una palanca, y algunos interruptores todavía se controlan de esta manera. Sin embargo, la mayoría ahora se manejan mediante un actuador controlado a distancia llamado máquina de puntos ; esto puede emplear un motor eléctrico o un actuador neumático o hidráulico . Esto permite tanto el control y la supervisión a distancia como el uso de interruptores más rígidos y fuertes que serían demasiado difíciles de mover con la mano, pero que permiten velocidades más altas.

En un movimiento de cambio de agujas (pasar por el desvío en la dirección incorrecta mientras están configurados para salir de la vía), las bridas de las ruedas forzarán las agujas a la posición correcta. Esto a veces se conoce como pasar por el desvío . Algunos desvíos están diseñados para ser forzados a la posición correcta sin sufrir daños. Algunos ejemplos incluyen desvíos variables, de resorte y con peso.

Si los puntos están conectados rígidamente al mecanismo de control del interruptor, las conexiones del mecanismo de control pueden doblarse, lo que requiere reparación antes de que el interruptor vuelva a ser utilizable. Por este motivo, los interruptores normalmente se colocan en la posición adecuada antes de realizar un movimiento de punta de arrastre. ^[8]

En general, los cambios de vía están diseñados para atravesarlos de forma segura a baja velocidad. Sin embargo, es posible modificar los tipos más simples de cambio de vía para permitir que los trenes pasen a alta velocidad. Los sistemas de cambio de vía más complicados, como los de doble vía, están restringidos a la operación a baja velocidad. En las líneas de alta velocidad europeas, no es raro encontrar cambios de vía en los que se permite una velocidad de 200 km/h (124 mph) o más en la rama divergente. Los cambios de vía se atravesaron a una velocidad de 560 km/h (348 mph) (en línea recta) durante la carrera de velocidad mundial francesa de abril de 2007. ^[9]

La Administración Federal de Ferrocarriles de los Estados Unidos ha publicado los límites de velocidad para los desvíos de mayor velocidad, siendo el desvío n.°  26.5 el que tiene un límite de velocidad de 60 millas por hora (97 km/h) y el n.°  32.7 el que tiene un límite de velocidad de 80 millas por hora (129 km/h). ^[10]

En condiciones climáticas frías, la nieve y el hielo pueden impedir el movimiento adecuado de los raíles de las agujas o de los desvíos, lo que básicamente inhibe el funcionamiento adecuado de los desvíos ferroviarios. Históricamente, las compañías ferroviarias tienen empleados que mantienen sus desvíos de nieve y hielo barriendo la nieve con escobas para agujas (básicamente, escobas de alambre con un cincel unido al extremo opuesto de la escoba, bastante similares a los rascadores de hielo que se utilizan hoy en día) o sopletes de gas para derretir el hielo y la nieve. Este tipo de operación todavía se utiliza en algunos países, especialmente para rutas secundarias con tráfico limitado (por ejemplo, líneas estacionales). Los desvíos modernos para líneas con mucho tráfico suelen estar equipados con calentadores de agujas instalados en las proximidades de sus raíles de agujas para que estos no se congelen sobre el raíl de la vía y ya no puedan moverse. Estos calentadores pueden adoptar la forma de elementos de calefacción eléctricos o quemadores de gas montados en el raíl, un quemador junto a la vía que sopla aire caliente a través de conductos u otros métodos innovadores (por ejemplo, disipador de calor geotérmico, etc.) para mantener los raíles de las agujas y de la vía por encima de las temperaturas de congelación. Cuando no se pueden utilizar calentadores de gas o eléctricos debido a limitaciones logísticas o económicas, a veces se pueden aplicar productos químicos antihielo para crear una barrera entre las superficies metálicas y evitar que se forme hielo entre ellas (es decir, que se congelen). Sin embargo, estos métodos pueden no ser siempre eficaces en climas extremos, ya que estos productos químicos se eliminarán con el tiempo, especialmente en el caso de interruptores que se activan con mucha frecuencia y que experimentan cientos de activaciones diarias.

La calefacción por sí sola no siempre es suficiente para mantener los cambios de agujas en funcionamiento en condiciones de nieve. Las condiciones de nieve húmeda, que generan nieve particularmente pegajosa y condiciones de nieve blanca, pueden darse a temperaturas justo por debajo del punto de congelación, lo que hace que se acumulen trozos de hielo en los trenes. Cuando los trenes pasan por algunos cambios de agujas, el choque, la vibración, posiblemente en combinación con un ligero calentamiento causado por el frenado o un microclima urbano, puede hacer que los trozos de hielo se desprendan, atascando los cambios de agujas. Los calentadores necesitan tiempo para derretir el hielo, por lo que si la frecuencia del servicio es extremadamente alta, puede que no haya tiempo suficiente para que el hielo se derrita antes de que llegue el próximo tren, lo que provocará interrupciones del servicio. Las posibles soluciones incluyen instalar calentadores de mayor capacidad, reducir la frecuencia de los trenes o aplicar productos químicos antihielo como etilenglicol a los trenes. ^[11]

La divergencia y la longitud de un cambio de agujas se determinan mediante el ángulo del rabillo (el punto del cambio donde se cruzan dos raíles, véase más abajo) y el ángulo o curvatura de las cuchillas del cambio. La longitud y la colocación de los demás componentes se determinan a partir de esto utilizando fórmulas y normas establecidas. Esta divergencia se mide como el número de unidades de longitud para una sola unidad de separación.

En América del Norte, esto se conoce generalmente como el "número" de un cambio. Por ejemplo, en un cambio "número 12", los rieles están separados por una unidad a una distancia de doce unidades desde el centro del núcleo.

En el Reino Unido, los desvíos y cruces con rieles de aguja se designarían mediante una combinación de letras y números. La letra definiría la longitud (y, por lo tanto, el radio) de las agujas y el número definiría el ángulo del cruce (rana). Por lo tanto, un desvío A7 sería muy corto y probablemente solo se encontraría en lugares estrechos como astilleros, mientras que un E12 se encontraría como un desvío de velocidad bastante alta en una línea principal.

En el ferrocarril de Londres, Midland y Escocia , las curvaturas de los cambios de vía se especificaron desde A (más pronunciada) hasta F (menos profunda), con los siguientes radios correspondientes: ^[12]

• B – 613 pies (186,84 m) – cruce simple con un ángulo de cruce de 1 en 8
• C – 980 pies (298,70 m) – tijeras o cruce simple con un ángulo de cruce de 1 en 10
• D – 1.379 pies (420,32 m) – cambio de vía de doble vía con un ángulo de cruce de 1 en 12

Los cambios de vía son necesarios para el funcionamiento de un ferrocarril, pero conllevan una serie de riesgos:

• Invertir los puntos debajo de un tren en movimiento casi siempre hará que el tren descarrile.
• Las agujas del cambio pueden moverse debido a las fuerzas extremas ejercidas por el paso de un tren. En un caso especialmente notable y extremo, la posición de un cambio de agujas se vio forzada a cambiar como resultado de que una rueda de doble bloque desintegrada quedó atrapada en un cambio de agujas. Esto provocó uno de los peores desastres ferroviarios del mundo, el desastre del tren de Eschede .
• Un tren podría pararse tan cerca del extremo de un cambio de agujas que un tren que pasara chocaría contra su costado (se dice entonces que el primer tren chocó contra el cambio de agujas ).
• Se podría descuidar el mantenimiento necesario del complejo dispositivo mecánico.
• La manipulación de un interruptor operable manualmente o errores de operación en un enclavamiento pueden dar como resultado que dos trenes circulen por la misma vía, lo que podría causar una colisión.

Se han producido accidentes relacionados con interruptores provocados por uno o más de estos riesgos, entre ellos:

• El desastre ferroviario de Buttevant de 1980 en Buttevant , condado de Cork , en Irlanda, cuando el expreso Dublín - Cork se descarriló a alta velocidad después de ser cambiado inadvertidamente a una vía secundaria a través de agujas operadas por bastidores terrestres , lo que resultó en 18 muertes.
• Descarrilamientos causados ​​por interruptores que se abren de golpe delante de los trenes por saboteadores , como en los descarrilamientos no mortales cerca de Newport News , el 12 de agosto de 1992, y en Stewiacke , el 12 de abril de 2001. Para evitar estos incidentes, la mayoría de los interruptores que no se utilizan están bloqueados.
• El accidente de tren de Eschede en 1998 en Alemania fue uno de los accidentes de trenes de alta velocidad más mortíferos del mundo, con 101 muertos. Ocurrió cuando una llanta de un tren de alta velocidad falló a 200 kilómetros por hora (120 mph), descarrilando parcialmente el vagón. La llanta atravesó el suelo del vagón y se arrastró por el suelo. Al pasar por la estación de Eschede, activó un desvío, lo que provocó que las ruedas traseras del vagón cambiaran a una vía que se desviaba de la vía que tomaban las ruedas delanteras. El vagón fue arrojado contra los pilares que sostenían un paso elevado de 300 toneladas y los destruyó.
• El accidente ferroviario de mayo de 2002 en Potters Bar , Hertfordshire , en el Reino Unido, ocurrió cuando un desvío saltó a una posición diferente cuando un vagón lo cruzó, un tipo de accidente llamado división del desvío . Las ruedas delanteras de un vagón avanzaron a lo largo de la vía recta como estaba previsto, pero las ruedas traseras giraron a lo largo de la vía divergente. Esto hizo que todo el vagón se separara del tren y se desviara lateralmente a través del andén que tenía delante. El movimiento del desvío se produjo debajo del último vagón, de modo que los vagones anteriores permanecieron en la vía. Se descubrió que el mal mantenimiento de los desvíos fue la causa principal del accidente.
• El informe provisional sobre el descarrilamiento de Grayrigg del 23 de febrero de 2007 atribuyó el problema a un conjunto de puntos incorrectamente mantenidos. ^[13]
  • El 31 de julio de 1991, varios vagones descarrilaron, matando a siete pasajeros, debido a la falta de un pasador de bloqueo en el mecanismo del interruptor. ^[14]
  • Veintisiete años después, el 4 de agosto de 2018, el Silver Star se estrelló contra un tren de carga estacionado en una vía secundaria debido a un cambio de vía desalineado, matando a dos tripulantes. ^[15]

Los desvíos o agujas ( puntas de aguja ) son los rieles móviles que guían las ruedas hacia la vía recta o divergente. Tienen forma cónica, excepto en los desvíos de ramales de las vías industriales, que tienen extremos cuadrados.

En el lenguaje popular del Reino Unido y la mayoría de los demás países de la Commonwealth, el término agujas se refiere a todo el mecanismo. En el lenguaje profesional, el término se refiere únicamente a los raíles móviles y al mecanismo completo se lo denomina desvío o agujas y cruces . Desvío y cambio de vía son términos que se utilizan en Norteamérica en todos los contextos.

En algunos casos, las cuchillas de los interruptores pueden ser tratadas térmicamente para mejorar su vida útil. Existen diferentes tipos de procesos de tratamiento térmico, como el endurecimiento de los bordes o el endurecimiento completo.

La sección transversal de las cuchillas de cambio también influye en el rendimiento. Las cuchillas tangenciales nuevas tienen un mejor rendimiento que las cuchillas antiguas.

El cruce es el componente que permite el paso de las ruedas en cualquiera de las dos rutas a través del desvío. Puede estar formado por varias piezas de riel cortadas y dobladas adecuadamente o puede ser una sola pieza de fundición de acero al manganeso. En líneas con un uso intensivo, la fundición puede tratarse con un endurecimiento por choque explosivo para aumentar la vida útil. ^[16]

Un pasamanos es un trozo corto de riel que se coloca a lo largo del riel principal (de serie) frente al cruce. Esto garantiza que las ruedas sigan el paso de rueda adecuado a través del riel y que el tren no se descarrile. ^{[ cita requerida ]}

Los contracarriles se utilizan a menudo en curvas muy pronunciadas, incluso cuando no hay cambios de vía. ^[17]

Un motor de cambio de agujas o máquina de cambio de agujas (motor de agujas o máquina de agujas) es un mecanismo eléctrico, hidráulico o neumático que alinea las agujas con una de las rutas posibles. El motor suele ser controlado de forma remota por el despachador (señalero en el Reino Unido). El motor de cambio de agujas también incluye contactos eléctricos para detectar que el cambio de agujas se ha fijado y bloqueado por completo. Si el cambio no lo hace, la señal de control se mantiene en rojo (parada). También suele haber algún tipo de manija manual para operar el cambio en caso de emergencia, como cortes de energía, o para fines de mantenimiento.

Una patente de WB Purvis data de 1897.

Un soporte de interruptor ( palanca de puntos o de tiro a tierra ) es una palanca y los enlaces que la acompañan para alinear los puntos de un interruptor con la mano. La palanca y el hardware que la acompaña generalmente se montan en un par de tirantes largos (durmientes) que se extienden desde el interruptor en los puntos. A menudo se utilizan en lugar de un motor de interruptor en interruptores de uso menos frecuente. En algunos lugares, la palanca puede estar a cierta distancia de los puntos, como parte de un marco de palanca o marco de tierra. Para evitar la manipulación de los interruptores por medios externos, estos interruptores se bloquean cuando no se utilizan.

Un bloqueo de agujas ( FPL , por sus siglas en inglés) o bloqueo de agujas es un dispositivo que, como su nombre lo indica, bloquea un conjunto de agujas en su posición, además de comprobar mecánicamente que están en la posición correcta. La parte del nombre que dice "agujas enfrentadas " se refiere al hecho de que impiden el movimiento de las agujas durante los movimientos enfrentados, donde un tren podría potencialmente dividir las agujas (terminar bajando por ambas vías) si las agujas se movieran debajo del tren. Durante los movimientos de seguimiento, las ruedas de un tren forzarán las agujas a la posición correcta si intentan moverse, aunque esto puede causar daños considerables. Este acto se conoce como "pasar por encima".

En el Reino Unido, las FPL fueron comunes desde una fecha temprana, debido a las leyes que se aprobaron que obligaban a la provisión de FPL para cualquier ruta recorrida por trenes de pasajeros: era, y sigue siendo, ilegal que un tren de pasajeros hiciera un movimiento de frente sobre las agujas sin que estas estuvieran bloqueadas, ya sea por un bloqueo de agujas o sujetadas temporalmente en una posición u otra. ^[18]

Las juntas se utilizan en los puntos móviles que se encuentran con los rieles fijos del cambio de agujas. Permiten que las agujas se muevan fácilmente entre sus posiciones. Originalmente, las agujas móviles del cambio de agujas se conectaban a los rieles de cierre fijos con juntas sueltas, pero como el acero es algo flexible, es posible evitar esta holgura adelgazando una sección corta de la parte inferior del riel. Esto puede llamarse cambio sin talón .

Los desvíos se construían originalmente con agujas rectas, que terminaban en un extremo puntiagudo con un ángulo agudo. Estos desvíos provocaban un bache cuando el tren se desplazaba en la dirección del desvío. Las agujas se podían fabricar con una punta curva que se encontrara con el raíl de material en una tangente, lo que provocaba un bache menor, pero la desventaja era que el metal en la punta era delgado y necesariamente débil. Una solución a estos requisitos contradictorios se encontró en la década de 1920 en la Reichsbahn alemana. El primer paso fue tener un perfil de carril diferente para los raíles de material y los de cambio, con raíles de cambio unos 25 mm (0,98 pulgadas) menos altos y más robustos en el medio.

Además de los interruptores estándar de mano derecha e izquierda, los interruptores comúnmente vienen en varias combinaciones de configuraciones.

Un desvío de doble vía ( double slip ) es un cruce plano en diagonal de ángulo estrecho de dos vías combinadas con cuatro pares de agujas de tal manera que permite a los vehículos cambiar de una vía recta a la otra, alternativamente a seguir en línea recta. Un tren que se aproxima al arreglo puede salir por cualquiera de las dos vías del lado opuesto del cruce. Para llegar a la tercera salida posible, el tren debe cambiar de vía en el desvío y luego dar marcha atrás.

La disposición permite establecer cuatro rutas, pero como solo se puede recorrer una ruta a la vez, las cuatro palas de cada extremo del cruce suelen estar conectadas para moverse al unísono, de modo que el cruce puede funcionar con solo dos palancas o motores de agujas. Esto proporciona la misma funcionalidad que dos agujas colocadas una al lado de la otra. Estos cambios compactos (aunque complejos) generalmente se encuentran solo en lugares donde el espacio es limitado, como las gargantas de las estaciones (es decir, los accesos) donde unas pocas líneas principales se extienden para llegar a cualquiera de las numerosas vías de la plataforma.

En inglés norteamericano, la disposición también puede denominarse cambio doble o, más coloquialmente, cambio de rompecabezas . La Great Western Railway del Reino Unido utilizó el término puntos compuestos dobles , y el cambio también se conoce como compuesto doble en Victoria (Australia) . En italiano, el término para un cambio doble es deviatoio inglese , que significa cambio inglés . Asimismo, se le llama Engels(e) Wissel en holandés y, ocasionalmente, Engländer ("el inglés", literalmente "inglés") en alemán.

Un cambio de vía simple funciona según el mismo principio que un cambio de vía doble, pero ofrece solo una posibilidad de cambio. Los trenes que se aproximan por una de las dos vías que se cruzan pueden continuar por el cruce o cambiar de vía a la otra línea. Sin embargo, los trenes de la otra vía solo pueden continuar por el cruce y no pueden cambiar de vía. Esto se utiliza normalmente para permitir el acceso a los apartaderos y mejorar la seguridad al evitar que los cambios de vía estén orientados en la dirección habitual del tráfico. Para llegar a los apartaderos desde lo que sería una dirección opuesta, los trenes deben continuar por el cruce, luego dar marcha atrás a lo largo de la ruta curva (normalmente hacia la otra línea de una vía doble) y luego pueden avanzar por el cruce hacia el apartadero.

Un cambio de vía exterior es similar a los cambios de vía dobles o simples descritos anteriormente, excepto que las agujas del cambio están fuera del rombo en lugar de dentro. Una ventaja sobre un cambio de vía interior es que los trenes pueden pasar por los cambios de vía a mayor velocidad. Una desventaja sobre un cambio de vía interior es que son más largos y necesitan más espacio.

Un cambio de deslizamiento exterior puede ser tan largo que sus deslizamientos no se superponen en absoluto, como en el ejemplo de la imagen. En tal caso, un cambio de deslizamiento exterior simple es lo mismo que dos cambios normales y un cruce normal. Los cambios de deslizamiento exterior dobles solo se utilizan en casos raros y específicos.

Un cruce es un par de agujas que conectan dos vías de ferrocarril paralelas , lo que permite que un tren que circula por una vía pase a la otra. Al igual que las agujas, los cruces pueden describirse como enfrentados o rezagados .

Cuando hay dos cruces en direcciones opuestas, uno después del otro, la configuración de cuatro interruptores se denomina cruce doble . Si los cruces en direcciones diferentes se superponen para formar una ×, se denomina cruce de tijera , cruce de tijera o simplemente tijera ; o, debido al rombo en el centro, cruce de diamante . Esto permite un diseño de vía muy compacto a expensas de utilizar una unión a nivel .

En una configuración en la que cada una de las dos vías normalmente lleva trenes en una sola dirección, se puede utilizar un cruce para desviar el "carril equivocado" alrededor de un obstáculo o para invertir la dirección. Un cruce también puede unir dos vías de la misma dirección, posiblemente un par de vías locales y rápidas, y permitir que los trenes cambien de una a la otra.

En un sistema congestionado, el uso rutinario de los cruces (o de los cambios de vía en general) reducirá el rendimiento, ya que el uso de los cambios de vía bloquea varias vías. Por este motivo, en algunos sistemas de tránsito rápido de alta capacidad , los cruces entre vías locales y exprés no se utilizan durante el servicio normal en horas pico , y los patrones de servicio se planifican en función del uso de los cruces que suelen estar en movimiento en cada extremo de la línea local-exprés.

Un desvío de vía no tiene las puntas cónicas (puntas de aguja) de un desvío típico. En cambio, tanto los rieles móviles como los extremos de los rieles de las rutas divergentes tienen sus extremos cortados en ángulo recto. El mecanismo del desvío alinea los rieles móviles con los rieles de una de las rutas divergentes. En el uso ferroviario estadounidense del siglo XIX, el desvío de vía se usaba típicamente junto con un soporte de desvío de arpa .

Los raíles que conducen a un ramal de cambio no están asegurados a las traviesas durante varios pies y la alineación de los raíles a lo largo del espacio no se aplica de manera positiva. Los ramales de cambio también requieren cierta flexibilidad en los raíles (es decir, raíles más livianos) o una junta adicional en la que se articulan. Por lo tanto, estos ramales no pueden atravesarse a alta velocidad o con tráfico pesado y, por lo tanto, no son adecuados para el uso en la línea principal. Otra desventaja es que un ramal de cambio al que se accede desde la ruta divergente que no está conectada por las agujas provocaría un descarrilamiento. Otra desventaja es que, en climas muy cálidos, la expansión del acero de los raíles puede hacer que los raíles móviles se adhieran a los raíles de serie, lo que hace imposible el cambio hasta que los raíles se hayan enfriado y contraído.

Una ventaja de los cambios de agujas es que funcionan mejor en la nieve. La acción lateral de los rieles de las agujas empuja la nieve hacia un costado, en lugar de amontonarla entre las agujas y el riel, como en un diseño más moderno.

Los ramales de cambio eran más comunes en los primeros tiempos de los ferrocarriles y sus predecesores, los tranvías. En la actualidad, debido a sus desventajas, los ramales de cambio se utilizan principalmente en líneas de vía estrecha y ramales.

Un interruptor de tres vías se utiliza para dividir una vía de tren en tres caminos divergentes en lugar de los dos más habituales. Hay dos tipos de interruptores de tres vías. En un interruptor de tres vías simétrico , las ramas izquierda y derecha divergen en el mismo lugar. En un interruptor de tres vías asimétrico , las ramas divergen de forma escalonada utilizando dos desvíos entrelazados. Ambos tipos de interruptores de tres vías requieren tres ramas.

La complejidad de los desvíos simétricos suele dar lugar a limitaciones de velocidad, por lo que los desvíos de tres vías se utilizan con mayor frecuencia en estaciones o depósitos donde el espacio es limitado y las velocidades bajas son normales. Los desvíos simétricos se utilizaron con bastante frecuencia en los ferrocarriles suizos de vía estrecha. Los desvíos de tres vías asimétricos son más comunes, porque no tienen restricciones de velocidad en comparación con los desvíos estándar. Sin embargo, debido a su mayor coste de mantenimiento debido a las piezas especiales, así como al desgaste asimétrico, ambos tipos de desvíos de tres vías se sustituyen por dos desvíos estándar siempre que es posible.

En áreas con velocidades muy bajas, como depósitos, y en ferrocarriles que debían construirse a muy bajo costo, como los ferrocarriles madereros, a veces se construían interruptores de tres vías como interruptores secundarios.

Un interruptor de placa incorpora las puntas cónicas de un interruptor típico en una placa autónoma. Cada cuchilla de la punta se mueve por separado con la mano. Los interruptores de placa solo se utilizan para ruedas de doble pestaña, con ruedas que pasan a través de las placas en sus pestañas, guiadas por los bordes de la placa y la cuchilla móvil.

El descarrilador es un sistema que consiste en instalar un desvío por encima de una vía normal, sin tener que cortar o reemplazar esa vía. Es útil para instalar ramales temporales en ferrocarriles agrícolas y apartaderos para máquinas de vía en vías principales. Unas rampas especiales levantan las ruedas de la vía normal y luego el descarrilador se desvía según sea necesario. Decauville tiene un sistema de este tipo. ^[19] Es similar a un cruce de puente levadizo .

Un desvío entrelazado es un método para dividir una vía en tres o más caminos divergentes. Es una disposición de dos desvíos estándar, generalmente uno a la izquierda y otro a la derecha, de manera "entrelazada". Las puntas del segundo desvío se colocan entre las puntas y el centro del primer desvío. Al igual que otras formas de desvíos de tres vías, se requiere un centro adicional. Debido a la complejidad inherente de la disposición, los desvíos entrelazados normalmente solo se utilizan en lugares donde el espacio es excepcionalmente reducido, como las gargantas de las estaciones o las áreas industriales dentro de las grandes ciudades. Los desvíos entrelazados también se pueden encontrar en algunos patios, donde una serie de agujas que se ramifican hacia el mismo lado se colocan tan juntas que las puntas de una aguja se colocan antes que el centro del desvío anterior. ^{[ cita requerida ]}

Un cambio en Y ( puntos Y ) tiene extremos posteriores que divergen simétricamente y en direcciones opuestas. El nombre se origina de la similitud de su forma con la de la letra Y. Los cambios en Y se utilizan generalmente donde el espacio es limitado. En América del Norte, esto también se llama "cambio equilátero" o "desvío equilátero". Los cambios comunes se asocian más a menudo con velocidades de línea principal, mientras que los cambios en Y son generalmente cambios de patio de baja velocidad.

Una ventaja de los cambios en Y es que pueden tener un ángulo de punta más grueso utilizando el mismo radio de curvatura que un cambio común. Esto significa que dan lugar a una restricción de velocidad menos severa que la rama divergente de un cambio común, sin tener que recurrir a cambios más costosos con una punta móvil. Por esta razón, a veces se utilizan en una línea principal donde se divide en dos ramas igualmente importantes o en los extremos de una sección de vía única en una línea de vía doble.

Los puntos de salida se utilizan para proteger las vías principales de vehículos descarrilados o fuera de control, o de trenes que pasan por señales colocadas en peligro. En estos casos, los vehículos se desplazarían hacia la vía principal y la obstruirían, provocando una colisión. Según la situación en la que se utilicen, los puntos de salida se denominan puntos de trampa o puntos de captura. Los descarriladores son otro dispositivo utilizado con el mismo propósito.

Los puntos de retención se instalan en la propia vía, donde el ferrocarril sube con una pendiente pronunciada. Se utilizan para evitar que los vehículos fuera de control colisionen con otro tren que se encuentre más abajo en la pendiente. En algunos casos, los puntos de retención conducen a un arrastre de arena para detener de forma segura el vehículo fuera de control, que puede estar viajando a gran velocidad. Los puntos de retención suelen mantenerse en la posición de "descarrilamiento" mediante un resorte. Se pueden configurar para permitir que un tren pase de forma segura en dirección cuesta abajo utilizando una palanca u otro mecanismo para anular el resorte durante un breve período de tiempo.

Los puntos de enganche se remontan a la época de los trenes de mercancías "no equipados". Como estos trenes solían estar compuestos por vagones sin frenos (que dependían exclusivamente de los frenos de la propia locomotora) o por vagones con frenos no acoplados y aplicados manualmente (lo que requería una parada en la parte superior de las pendientes pronunciadas para que el guarda pudiera caminar a lo largo del tren y aplicar los frenos en cada vagón por turno), también carecían de cualquier mecanismo para frenar automáticamente los vagones fuera de control. Por lo tanto, se necesitaban puntos de enganche para detener la parte trasera de un tren mal acoplado que pudiera salirse al subir una pendiente pronunciada, aunque también detenían los vehículos que salían de control por cualquier otro motivo. Ahora que todos los trenes están "equipados" (y los acoplamientos rotos son mucho menos comunes), los puntos de enganche están en su mayoría obsoletos.

De manera similar a los puntos de enganche, los puntos de trampa se colocan a la salida de un ramal o donde una línea de mercancías se une a una línea que puede ser utilizada por trenes de pasajeros. A menos que se hayan colocado específicamente para permitir que el tráfico pase a la línea principal, los puntos de trampa desviarán a cualquier vehículo que se aproxime de la línea principal. Esto puede provocar simplemente que el vehículo se descarrile, pero en algunos casos se utiliza un arrastre de arena, especialmente cuando es probable que el vehículo se descontrole y se desplace a gran velocidad debido a una pendiente.

Un descarrilador funciona descarrilando cualquier vehículo que pase por encima. Hay distintos tipos de descarriladores, pero en algunos casos consisten en un único desvío instalado en una vía. El desvío se puede colocar en una posición que permita descarrilar cualquier equipo que no deba pasar por él.

En los sistemas de doble ancho se utilizan cambios de vía de doble ancho . Existen varios escenarios posibles en relación con las rutas que pueden tomar los trenes en cada ancho, como la separación de los dos anchos o la posibilidad de que un ancho de vía elija entre rutas divergentes y el otro no. Debido a la vía adicional que implica, los cambios de vía de doble ancho tienen más agujas y ramales que sus contrapartes de ancho único. Esto limita las velocidades incluso más de lo habitual.

Una formación relacionada es el "swish" o cambio de carril, donde (por lo general) el carril común cambia de lado. Estos no tienen partes móviles, las ruedas de ancho de vía más estrecho son guiadas por rieles de protección a medida que pasan de un carril a otro. El ancho de vía más ancho solo encuentra carril continuo, por lo que no se ve afectado por el cambio. En las plataformas giratorias de ancho doble, se utiliza una disposición similar para mover la vía de ancho estrecho de un lado a una posición central.

Los cambios de vía con cremallera son tan variados como las tecnologías de cremallera. Cuando el uso de la cremallera es opcional, como en el Zentralbahn en Suiza o el West Coast Wilderness Railway en Tasmania , es común colocar desvíos solo en áreas relativamente planas donde no se necesita la cremallera. En sistemas donde solo se acciona el piñón y las ruedas de riel convencionales son ruedas locas, como el Dolderbahn en Zúrich , Štrbské Pleso en Eslovaquia y el ferrocarril de cremallera Schynige Platte , la cremallera debe ser continua a través del cambio. El cambio de vía del Dolderbahn funciona doblando los tres rieles, una operación que se realiza en cada viaje cuando los dos trenes pasan por el medio. El sistema de cremallera de Štrbské Pleso y Schynige Platte Strub, en cambio, se basa en un conjunto complejo de puntos móviles que ensamblan la cremallera en la dirección atravesada y, al mismo tiempo, despejan los rieles convencionales en la dirección cruzada. En algunos sistemas de cremallera, como el sistema Morgan , donde las locomotoras siempre tienen múltiples piñones de accionamiento, es posible simplificar los desvíos interrumpiendo el riel de cremallera, siempre que la interrupción sea más corta que el espacio entre los piñones de accionamiento de las locomotoras. ^[20]

Aunque no se trata estrictamente de un desvío, un diamante de agujas es un conjunto de vías activas que se utiliza cuando el ángulo de cruce entre dos vías es demasiado bajo para una vía totalmente pasiva: las secciones no guiadas de cada raíl se superpondrían. Estos se parecen vagamente a dos agujas estándar ensambladas muy de cerca, una al lado de la otra. Estos también suelen utilizar cruces de punta oscilante en los extremos exteriores para garantizar un soporte completo de las ruedas de la misma manera que se proporciona en los desvíos de ángulos poco profundos. En América del Norte, estos se conocen como diamantes de punta móvil . En el Reino Unido, donde el ángulo de divergencia es inferior a 1 en 8 (medida de la línea central), se encontrará un diamante de agujas en lugar de un diamante pasivo o fijo.

Estos cambios de vía se implementan generalmente con el objetivo de aumentar la velocidad segura de cruce. Las cuchillas abiertas imponen una restricción de velocidad, debido a la posibilidad de que el impacto del cruce fracture el riel, ya que ambas ruedas de cada eje golpean los huecos de cruce casi simultáneamente. Las cuchillas con cambio de vía, como se muestra en la fotografía, permiten una velocidad mucho mayor a través del hueco al proporcionar un tramo de riel esencialmente continuo a través del hueco en ambos lados.

El extremo del rabillo del cruce desviado, a pesar de que todavía tiene un hueco en un carril, es menos problemático en este sentido. El carril exterior sigue siendo continuo, el carril de ala (la parte que gira hacia afuera, después del hueco del rabillo) proporciona una transición gradual y el carril de contrapeso evita la posibilidad de que las puntas se partan. Esto se puede ver en cómo, al examinarlo, el carril de ala tiene una sección pulida más ancha, lo que muestra cómo la carga de la rueda se transfiere a través del hueco.

Los cambios de un solo punto, conocidos como cambios de lengüeta y de acoplamiento simple, se utilizan a veces en ferrocarriles de carga que operan a baja velocidad en áreas pavimentadas, como en los puertos. En los Estados Unidos, están regulados por la disposición 213.135(i) de las Normas de seguridad de vías de la Administración Federal de Ferrocarriles.

En los sistemas de tranvías que utilizan rieles ranurados , si las ruedas de ambos lados del carro están conectadas por un eje sólido rígido, solo se necesita un punto de cambio para dirigirlo hacia una u otra vía. El punto de cambio estará en el riel interior de la ruta de la curva del cambio. Cuando un tranvía ingresa a la ruta de la curva del cambio, la rueda en el interior de la curva (el lado derecho del carro en un giro a la derecha) es jalada hacia la curva y, a través del eje, dirige la rueda en el exterior para que también siga la curva. ^[21] La rueda exterior está sostenida por una corta distancia por su pestaña que corre en la ranura.

Algunos diseños de tranvías de piso bajo utilizan ejes divididos (un semieje separado para la rueda de cada lado del vagón). Estos tranvías no son adecuados para su uso con cambios de agujas de un solo punto, ya que no habría ningún mecanismo para transferir la fuerza de las ruedas internas a las externas en los cambios de agujas. ^[21]

Es más barato construir un cambio de vía de un solo punto, especialmente en vías de calle, ya que no es necesario conectarse a un segundo cambio de vía. ^[21]

En ocasiones, en los ferrocarriles de cremallera se utilizan interruptores rotativos para mantener la alineación de la cremallera con dos vías diferentes. Se utilizan en el ferrocarril de cremallera Pilatus para permitir que los trenes que suben y bajan se superen en una pendiente mientras comparten el resto de la vía única.

Un interruptor giratorio gira sobre su eje longitudinal para presentar una conexión de vía a un conjunto de vías elegido. Físicamente, se da vuelta (gira sobre su eje longitudinal 180 grados) para conectarse al conjunto de vías elegido. Una vez que el interruptor giratorio está asegurado, el tren puede continuar. La alineación de los engranajes se mantiene en ambas posiciones.

Cuando se interrumpe la vía del tranvía durante las reparaciones, se pueden colocar una serie de agujas temporales sobre la vía existente para permitir que los tranvías crucen hacia la vía paralela. Se conocen como Kletterweichen  [de] o Auflegeweichen en alemán, aiguillages californiens en francés y oplegwissels  [nl] , klimwissels o Californische wissels en holandés. Se pueden soldar en su lugar y permiten que los tranvías pasen a paso de peatón.

Las juntas de expansión parecen una parte de un cambio de vía, pero tienen un propósito completamente diferente, es decir, compensar la contracción o expansión de la plataforma de la carretera (por ejemplo, típicamente, un puente de acero más grande) debido a los cambios de temperatura, para evitar la torsión solar .

La velocidad de participación está determinada por varios factores.

Como regla general, cuanto menor sea el ángulo de cruce de un desvío, mayor será la velocidad del desvío. En América del Norte, los desvíos se clasifican numéricamente, lo que representa la relación de divergencia por longitud medida en el centro de la rampa. Una regla general es que la velocidad nominal de un desvío (en millas por hora) es el doble de la clasificación numérica:

• Nº  15: 30 mph (48 km/h)
• Nº  20: 40 mph (64 km/h)

En Estados Unidos también se han utilizado desvíos de mayor velocidad: ^[10]

• Nº  26.5: 60 mph (97 km/h)
• Nº  32.7: 80 mph (130 km/h)

En Nueva Gales del Sur, los desvíos estándar de tipo tangencial incluyen:

• 1/7,5
• 1/8,25
  • Véase también NSW 1 en 8,25 cruce
• 1/10,5
• 1/12.0
• 1/15

1 de cada 16, para 100 km/h ^[22]

Los desvíos son piezas de infraestructura ferroviaria de gran tamaño que pueden ser demasiado grandes, anchas o pesadas para transportarlas en una sola pieza. Los vagones especiales pueden transportar las piezas a aproximadamente 45° de la vertical, de modo que encajen dentro del gálibo de la estructura . Una vez que llegan todas las piezas, el desvío se ensambla traviesa por traviesa en el lugar. Se puede realizar un ensamblaje previo de un conjunto de desvíos fuera del lugar, para verificar que todo encaje.

• Descarrilamiento de Times Square en 1928  : descarrilamiento del metro de la ciudad de Nueva York
• Control de tráfico centralizado
• Rana con cojinete de brida  – Dispositivo de cambio de vía
• Funicular § Sistemas de desvíos para funiculares de dos carriles
• Pista de guantelete  : configuración superpuesta a formación de pista estrecha
• Glosario de términos de transporte ferroviario
• Radio mínimo de curvatura de las vías del tren  : radio de diseño más corto permitido para la línea central de las vías del tren
• Monorriel § Conmutación
• Ferrocarril de cremallera § Cambios de agujas
• Plataforma giratoria ferroviaria  – Dispositivo para girar el material rodante ferroviario
• Mesa de transferencia

• Cooper, Basil (febrero de 1984). "Points, Locks & Bolts". Rail Enthusiast . EMAP National Publications. págs. 60-61. ISSN  0262-561X. OCLC  49957965.

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• Cómo funciona un punto de rana ferroviario en YouTube