Máquina apisonadora

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Una máquina apisonadora o apisonadora de balasto, informalmente simplemente una apisonadora, es una máquina autopropulsada montada sobre rieles que se utiliza para compactar (o apisonar ) el balasto de la vía debajo de las vías del tren para hacer que las vías y la plataforma sean más duraderas y niveladas. Antes de la introducción de las apisonadoras mecánicas, esta tarea se realizaba manualmente con la ayuda de batidoras. Además de ser más rápidas, más precisas, más eficientes y menos intensivas en mano de obra, las máquinas apisonadoras son esenciales para el uso de traviesas de hormigón, ya que son demasiado pesadas (generalmente más de 250 kg o 550 lb) para levantarlas a mano.

En su forma más básica, una máquina apisonadora solo compacta el balasto. Algunas máquinas modernas, a veces conocidas como máquinas apisonadoras y alineadoras , también corrigen la alineación de los rieles para hacerlos paralelos y nivelados, con el fin de lograr un viaje más cómodo para los pasajeros y la carga y para reducir la tensión mecánica aplicada a los rieles por el paso de los trenes. Esto se hace encontrando lugares donde las traviesas se han hundido por el peso de los trenes que pasan o la acción de las heladas, lo que hace que la vía se combe. La apisonadora levanta cada traviesa y los rieles, y compacta el balasto debajo. ^[1] Cuando se coloca la traviesa nuevamente, los rieles combados ahora se asientan al nivel adecuado. Combinar el apisonado y el alineado en una sola máquina ahorra tiempo y dinero, ya que solo se necesita pasar una máquina sobre la vía para realizar ambas funciones.

Los apisonadores frecuentemente trabajan en conjunto con los reguladores de lastre , como parte de una tripulación de sección.

En los primeros tiempos del ferrocarril, el balasto se mantenía a mano, con bailarines que usaban palas y batidores para mover, limpiar y compactar el balasto. Los rieles se elevaban con gatos hidráulicos de gran tamaño para permitir que las cuadrillas hicieran su trabajo. ^[1] Este proceso llevaba bastante tiempo y estaba sujeto a errores humanos.

A partir de la década de 1930 se desarrollaron y utilizaron las primeras herramientas automáticas para el apisonado, aunque todavía debían manejarse a mano. En las décadas siguientes se desarrollaron máquinas de apisonado para automatizar el proceso, utilizando máquinas dedicadas que se desplazaban sobre raíles. ^[1]

En los últimos años se han desarrollado máquinas apisonadoras de mayor tamaño que incorporan funciones adicionales, como el alineamiento y la elevación de los rieles, además de su función de apisonado. En América del Norte se las conoce como apisonadoras de producción. ^[1]

Las máquinas apisonadoras se construyen en muchas variedades diferentes dependiendo de su propósito:

• Bateadoras de línea simple: se utilizan en secciones de línea que no tienen agujas ni otras estructuras de vía complejas, comúnmente denominadas máquinas de producción, generalmente tienen posiciones de cabezal de bateo fijas
  • Duomático
  • Batidoras de acción continua
  • Expreso de apisonamiento
• Máquinas bateadoras de cambios: se utilizan para batear cambios de agujas, cruces y otras estructuras de vía complejas, tienen cabezales bateadores móviles con capacidad de aislar los cabezales cuando sea necesario.

El proceso de apisonado de cualquier tipo de apisonador consta de los siguientes pasos básicos: ^[1]

1. La unidad de elevación y alineación mueve el carril y las traviesas debajo de la unidad de apisonado hasta la posición vertical y horizontal deseada. En esta etapa, la posición deseada de los carriles y las traviesas solo se mantendrá mientras la unidad de elevación y alineación mantenga la vía en su posición.
2. Las unidades de apisonado introducen púas vibratorias y oscilantes (35 Hz óptimo) en el balasto a ambos lados de la traviesa en paralelo a los raíles hasta alcanzar la profundidad de compresión. Las púas vibratorias y oscilantes rápidas licúan el balasto para permitir una fácil inserción de las púas.
3. Las púas vibratorias se empujan juntas debajo del durmiente para compactar el balasto debajo del durmiente y se mantienen en su posición mediante la unidad de elevación y revestimiento para garantizar que se mantengan en esa posición cuando se libera mediante la unidad de elevación y revestimiento.
4. La unidad bateadora se retrae hasta la posición de reposo, ligeramente por encima de la parte superior de los carriles. La vía y la traviesa son liberadas por la unidad elevadora y de revestimiento y mantienen su posición gracias a la modificación del balasto realizada en el paso anterior del proceso.
5. La máquina apisonadora se desplaza al siguiente durmiente y comienza un nuevo ciclo.

Los principios y funciones básicos de una máquina apisonadora siguen siendo los mismos independientemente del fabricante, con solo pequeñas diferencias en el diseño.

La mayoría de las máquinas de orugas funcionan con un motor diésel . Este proporciona potencia a las ruedas motrices a través de un circuito hidrostático o un eje cardán , lo que permite que la máquina se impulse hacia un lugar de trabajo y alrededor de él. El motor también impulsa una bomba hidráulica para proporcionar potencia a las distintas herramientas.

La unidad de elevación de la banda de una máquina bateadora levanta y mantiene la vía en la posición correcta mientras se bate. Todos los tipos de unidades requieren los siguientes componentes para realizar esta tarea:

Chasis

Normalmente rectangular con cuatro ruedas para desplazarse sobre los raíles.

Cilindros de elevación

Un cilindro en cada lado que conecta la unidad al chasis de la máquina principal y permite que la unidad levante la pista verticalmente.

Cilindros de revestimiento

Dos cilindros horizontales entre el chasis de la unidad y el chasis de la máquina principal que se utilizan para empujar/tirar de la oruga horizontalmente

Conjuntos de abrazaderas o "ganchos"

Por lo general, se encuentran en el exterior de cada riel y utilizan cilindros hidráulicos para sujetarlos al costado de la cabeza del riel de modo que queden bloqueados en el chasis de la unidad antes de comenzar con la elevación y el revestimiento.

La unidad de revestimiento de elevación suele estar fijada al chasis principal de la máquina mediante un brazo de arrastre regulable hidráulicamente en longitud. El brazo es ajustable para que la unidad pueda moverse sin obstáculos pequeños, como juntas aisladas o cables.

Para garantizar que la geometría de la vía esté correcta, la mayoría de las máquinas bateadoras utilizan un sistema de alineación de dos cuerdas (una para la alineación vertical y otra para la alineación horizontal). El sistema de dos cuerdas requiere tres carros de referencia instalados en la máquina, generalmente llamados punto A, punto B y punto C. Algunas máquinas utilizan un cuarto punto entre B y C para realizar mediciones de control de calidad.

El punto A es siempre el punto de referencia delantero y se asienta sobre una vía no corregida. Los anclajes de los cordones en el punto A pueden moverse para compensar los defectos en la geometría de la vía; esto lo hace el operador de la "torre". Dependiendo del sistema de cordones, los anclajes serán un ancla de alambre o una fuente de luz.

El punto B se coloca lo más cerca posible físicamente de la unidad de revestimiento de elevación. El sistema de control de la máquina utiliza el punto B para posicionar la vía correctamente mediante potenciómetros o filtros ópticos, según el tipo de sistema de cuerdas utilizado.

El punto C es el punto de medición más posterior y el punto de anclaje para levantar y alinear cuerdas. Según el tipo de sistema de cuerdas, el punto C será un anclaje de cable con un cilindro tensor o un receptor de luz fotoeléctrica.

Los tres puntos son carros de riel individuales capaces de moverse libremente hacia arriba, hacia abajo, hacia la izquierda y hacia la derecha independientemente del chasis de la máquina y, por lo tanto, seguir cualquier fluctuación menor en la posición del riel. Durante el funcionamiento, la máquina utiliza cilindros neumáticos para empujar ligeramente estos carros hacia el riel de referencia seleccionado, tanto vertical como horizontalmente.

Al utilizar este método, el operador de la torre coloca los anclajes del punto A de acuerdo con las mediciones de geometría de la vía existentes tomadas de antemano. Una vez que se ha posicionado el punto A, se supone que tanto A como C están en la posición correcta como si la máquina estuviera asentada sobre la vía corregida. A continuación, la máquina utiliza la unidad de alineación de elevación para mover el carril y el punto B en línea con A y C.

Las unidades de apisonamiento de la mayoría de las máquinas apisonadoras consistirán en:

• Un juego de púas, ya sean 8 o 16 por traviesa, divididas de manera uniforme entre la parte delantera y trasera de la traviesa.
• Varillas de montaje o "guía" que permiten que la unidad en su conjunto se mueva hacia arriba y hacia abajo en un movimiento lineal.
• Marco de soporte
• Apretando los brazos
• Los soportes de púas pueden ser parte del brazo de compresión o estar unidos a él mediante un pasador para permitir el giro según el tipo de máquina apisonadora.

Para generar la vibración necesaria para la penetración y consolidación existen dos métodos principales que se utilizan comúnmente:

• Utilizando un eje excéntrico accionado hidráulicamente conectado al extremo de los cilindros de compresión o que actúa como punto de pivote para los brazos de compresión.
• Utilizando un cilindro de compresión especial y un conjunto de válvula para hacer oscilar las púas

Un método menos común, que se ve con más frecuencia en los accesorios de cabezal apisonador para excavadoras, es utilizar un conjunto vibrador accionado por motor que se atornilla directamente al marco de soporte.

Una máquina bateadora de acción continua (CAT) puede compactar entre una y cuatro traviesas a la vez, con rendimientos generalmente previstos entre 320 m/h y 2600 m/h. ^[2]

El 'Tamping Express' es una máquina desarrollada por Plasser & Theurer , y en el Reino Unido y Europa se la conoce como 09-3X. Esta máquina consta de un satélite de estilo CAT convencional con herramientas para tres traviesas en sucesión continua, junto con una unidad estabilizadora DTS completa suspendida del vehículo más trasero de la máquina. ^[3]

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Las operaciones de apisonado y limpieza tienen el efecto adverso de reducir la resistencia de la vía al movimiento lateral. La resistencia se recupera gradualmente con el paso de los trenes, pero puede requerir una restricción de velocidad durante el proceso. Esta " consolidación " se puede lograr más rápidamente y de manera más controlada utilizando un equipo mecanizado conocido como estabilizador dinámico de vía (DTS).

Normalmente, un DTS se utilizará solo después de que se haya apisonado y alineado un tramo de vía.

El DGS dispone de una unidad vibratoria que mantiene la vía en posición y aplica una vibración horizontal y una carga vertical para simular el paso de trenes. Los parámetros de la vía (o niveles transversales ), antes y después de la estabilización, se pueden visualizar a través de bogies en la parte delantera y trasera.

La estabilización dinámica de la vía tiene las siguientes ventajas, que se traducen en una mayor seguridad:

• Aumenta la resistencia de la pista al movimiento lateral.
• Crea un lecho homogéneo de balasto.
• Permite una relajación más temprana de las restricciones de velocidad
• Elimina los asentamientos diferenciales iniciales no uniformes provocados por el tráfico ferroviario
• Mantiene la geometría correcta de la vía durante un período más largo que el que se podía lograr utilizando únicamente máquinas apisonadoras
• Frecuencia de vibración: 30–35 Hz
• Velocidad de trabajo: 1–2 km/h
• Presión vertical aplicada: 9,8 megapascales (100 kgf/cm ² )

La estabilización conseguida con una pasada de un DGS es igual a la conseguida con 100.000 toneladas de tráfico, y permite relajar una limitación de velocidad de 20 km/h a 40 km/h.

Generalmente se evita la estabilización dinámica en puentes o alrededor de estructuras elevadas ya que existe el riesgo de dañar los cimientos.

Los procedimientos de apisonamiento adecuados y la máquina bateadora dependen en parte del diseño de la vía.

En una pista normal todo es bastante sencillo y se puede utilizar cualquier marca y modelo de máquina. ^[4]

Sin embargo, en los túneles y puentes sin balasto que apisonar, se necesitan medidas especiales para pasar de la vía con balasto a la vía sin balasto. Un ejemplo sería el de los desvíos del túnel Glenbrook, que requieren una máquina bateadora más complicada con pinzas adicionales y ajustables para adaptarse a los rieles adicionales y al espaciado variable de las traviesas . Lo mismo ocurre con el ancho de vía doble, como el que hay entre Perth y Northam .

Lo ideal es que los desvíos y los cruces en forma de diamante estén a cierta distancia entre sí para que cada componente pueda apisonarse sin tener que apisonar inmediatamente los demás componentes. Sin embargo, la mayoría de los componentes de la vía están uno al lado del otro, por lo que estos componentes deben apisonarse en grupo en varias etapas pequeñas.

Los centros de las vías determinan si un extremo de un cruce, que consta de dos desvíos, puede ser apisonado uno a la vez, mientras el tráfico ferroviario sigue circulando por la otra vía.

• MATISA Matériel Industriel SA (Suiza)
• Plasser y Theurer ^{[1] [5]} / Plasser americano ^[6]
• Banbury Amey ^[7]
• Balfour Beatty ^[8]
• CHZ en el podio
• Harsco ^{[1] [9]}
• Tamper (empresa) - adquirida por Harsco en 1992 ^[10]

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  Apisonadora polaca
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  Máquina apisonadora francesa
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  Bateadora checa para vía estrecha
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  Máquina apisonadora Amey
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  Máquina apisonadora Amey
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  Batidora Balfour Beatty y Carillion
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  Un manipulador de ataduras múltiples visto en la estación Sagamiko en Sagamihara, Kanagawa, Japón
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  Estabilizador de vía dinámico Plasser & Theurer DGS 62 N, seguido de un regulador SSP 300, luego un apisonador de acción continua Plasser 09-16 CAT, en Blueskin Bay , Nueva Zelanda.

• Regulador de balasto
• Bailarina gandy
• Soplador de piedra
• Mantenimiento de vías
• Tren de renovación de vías

• Máquinas en vías que trabajan en líneas electrificadas de 25 KV CA (PDF) . BRB (Residuary) Limited . 1986. págs. 23–46, 53–56, 81–82, 89–90. {{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )
• Cox, Steve (27 de agosto – 9 de septiembre de 1997). "Mantener las líneas rectas". Rail . No. 312. EMAP Apex Publications. págs. 30–34. ISSN  0953-4563. OCLC  49953699.
• Seminario sobre durabilidad y mantenimiento de la geometría de vías de Plasser y Theurer, Atenas, 11 de octubre de 2011, Ing. Rudolf Becker
• "Compendio de vías" DW Media group GmbH y Eurailpress

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Apisonadoras de lastre .

• Grabación de audio de la máquina apisonadora
• Fotografías de estabilizadores de vía dinámicos en el Reino Unido
• Fotografías de pisones en el Reino Unido
• http://s7australia.com/system7-products/rail-tamping/