Interruptor de ferrocarril
Un interruptor de ferrocarril (AE), desvío o [conjunto de ] puntos (BE) es una instalación mecánica que permite guiar trenes ferroviarios de una vía a otra, como en un cruce ferroviario o donde un espuela o apartando las ramas.
El tipo de interruptor más común consiste en un par de rieles cónicos vinculados, conocidos como puntos (rieles de interruptor o hojas de punta), que se encuentra entre los rieles exteriores divergentes (los rieles originales). Estos puntos se pueden mover lateralmente a una de dos posiciones para dirigir un tren que viene de las palas de punta hacia el camino recto o el camino divergente. Se dice que un tren que se mueve desde el extremo angosto hacia las palas de las puntas (es decir, se dirigirá a uno de los dos caminos, dependiendo de la posición de las puntas) está ejecutando un movimiento de puntas enfrentadas.
Para muchos tipos de desvíos, un tren procedente 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 a través de un interruptor en esta dirección se conoce como movimiento de punto de arrastre y los interruptores que permiten este tipo de movimiento se denominan interruptores rastreables.
Por lo general, un interruptor tiene un "a través de" pista (como la línea principal) y una ruta divergente. La lateralidad de la instalación se describe por el lado que deja la pista divergente. Los interruptores de mano derecha tienen un camino divergente a la derecha de la vía recta, cuando provienen de las palas de punta, y un interruptor de mano izquierda tiene la vía divergente saliendo hacia la lado opuesto. En muchos casos, como en los patios ferroviarios, se pueden encontrar muchos cambios en una sección corta de la vía, a veces con cambios que van tanto a la derecha como a la izquierda (aunque es mejor mantenerlos separados tanto como sea posible). A veces, un interruptor simplemente divide una pista en dos; en otros, sirve como conexión entre dos o más vías paralelas, lo que permite que un tren cambie entre ellas. En muchos casos, cuando se proporciona un interruptor para salir de una vía, se proporciona un segundo para permitir que el tren vuelva a entrar en la vía a cierta distancia de la vía; esto permite que la vía sirva como apartadero, lo que permite que un tren se salga de la vía para permitir el paso del tráfico (este apartadero puede ser una vía corta dedicada o formada a partir de una sección de una segunda línea paralela continua), y también permite que los trenes que vienen de cualquier dirección cambien de línea; de lo contrario, la única forma de que un tren que viene de la dirección opuesta use un cambio sería detenerse, retroceder a través del cambio hacia la otra línea y luego continuar hacia adelante (o detenerse, si se está usando como un apartadero).
Un camino recto no siempre está presente; por ejemplo, ambas pistas pueden curvarse, una a la izquierda y otra a la derecha (como en el caso de un interruptor en estrella), o ambas pistas pueden curvarse, con diferentes radios, mientras siguen en la misma dirección. Los cambios consumen una proporción relativamente alta del presupuesto de mantenimiento ferroviario.
Historia
En los primeros ferrocarriles de madera se usaban interruptores simples de una sola pala para mover los vagones entre las vías. A medida que las placas con rieles de hierro se hicieron más comunes en el siglo XVIII, se fabricaron componentes de hierro fundido para construir interruptores con rieles de retención. En 1797, John Curr describió el sistema que desarrolló, que usaba una sola hoja de hierro, articulada en un pasador vertical que se estrechaba para descansar contra la placa. En 1808, el diseño básico de Curr era de uso común.
El interruptor fue patentado por Charles Fox en 1838.
Antes de la disponibilidad generalizada de electricidad, los interruptores en los cruces muy transitados 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 utilizaron para controlar las señales ferroviarias para controlar el movimiento de los trenes sobre los puntos. Eventualmente, se introdujeron sistemas mecánicos conocidos como enclavamientos para garantizar que solo se pudiera establecer una señal para permitir que un tren pasara por puntos cuando era seguro hacerlo. Los enclavamientos puramente mecánicos finalmente se desarrollaron en sistemas integrados con control eléctrico. En algunos ramales de poco tráfico, en patios de clasificación autónomos o en vías férreas tradicionales, los interruptores aún pueden tener el tipo anterior de enclavamiento.
Operación
Las ruedas de un vagón de ferrocarril se guían principalmente a lo largo de las vías mediante la conicidad de las ruedas, en lugar de depender de las pestañas ubicadas en el interior de las ruedas. Cuando las ruedas alcanzan el desvío, las ruedas son guiadas a lo largo de la ruta determinada por cuál de los dos puntos está conectado a la vía frente al 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 pestaña de la rueda derecha se guiará a lo largo del riel de ese punto y el tren continuará por la vía recta. Solo uno de los puntos puede estar conectado a la pista de enfrente en cualquier momento; los dos puntos están bloqueados mecánicamente 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 son operados por un actuador controlado a distancia llamado máquina de punto; esto puede emplear un motor eléctrico o un accionador neumático o hidráulico. Esto permite tanto el control y la supervisión remotos 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 punto de arrastre (pasar por el interruptor en la dirección incorrecta mientras están configurados para salir de la pista), las pestañas de las ruedas forzarán a los puntos a la posición correcta. Esto a veces se conoce como ejecutar el interruptor. Algunos interruptores están diseñados para ser forzados a la posición adecuada sin sufrir daños. Los ejemplos incluyen interruptores variables, interruptores de resorte e interruptores ponderados.
Si un interruptor se desgasta o las varillas de operación se dañan, es posible que la brida divida el interruptor y atraviese el interruptor en una dirección diferente a la esperada. Esto sucede cuando la brida golpea un pequeño espacio entre el riel fijo y el punto de cambio establecido (lo que esté en contacto con la línea principal); esto fuerza la apertura del interruptor y el tren se desvía por la vía incorrecta. Esto puede sucederle a la locomotora, en cuyo caso todo el tren puede ser dirigido a la vía equivocada, con resultados potencialmente peligrosos, o puede ocurrir en cualquier punto del tren, cuando un vagón al azar es dirigido por una vía diferente a la del tren. resto del tren; si esto sucede en el camión delantero de un automóvil, el resultado habitual es el descarrilamiento, ya que el camión que sigue al automóvil anterior intenta ir en una dirección, mientras que el camión que va al frente del automóvil siguiente intenta ir en otro. Si le sucede al camión de cola de un automóvil, el camión de adelante seguirá una pista, mientras que el camión de cola seguirá una línea paralela; esto hace que todo el vagón se "enganche" o se mueva hacia los lados de la vía (a menudo se produce un descarrilamiento debido a las fuerzas laterales aplicadas cuando el tren intenta frenar o acelerar). Esto puede tener resultados desastrosos si hay algún obstáculo entre las líneas, ya que el automóvil será empujado hacia los lados, como sucedió en el descarrilamiento de Times Square en 1928. En algunos casos, todo el tren detrás del vagón seguirá al vagón errante hacia la otra vía; en otros, solo se desvía uno o unos pocos camiones, mientras que el resto sigue la pista correcta. En los casos en que se trata de un simple apartadero, en lugar de una vía paralela continua, los camiones desviados pueden viajar a lo largo de todo el apartadero hasta que regresan a la vía principal, donde realizan un movimiento de punto final, fuerza el interruptor para que se abra y termina de nuevo en la misma pista, con solo daños en los interruptores. Esto es mucho menos probable en casos de desvío a una vía paralela, ya que los interruptores en ambas líneas a menudo estarán interconectados, por lo que configurar el interruptor en la línea principal en línea directa también establecerá el otro interruptor en línea directa (de lo contrario, existe el riesgo de desviarse de la vía solo para encontrar que el interruptor de unión está configurado de manera incorrecta y hacer pasar el tren a través de él). Debido a que los descarrilamientos son costosos y muy peligrosos para la vida y la integridad física, el mantenimiento de los puntos de cambio y otras vías es esencial, especialmente con trenes más rápidos. Otro descarrilamiento que ocurrió debido a un cambio dividido es el descarrilamiento de ProRail Hilversum el 15 de enero de 2014.
Si los puntos están rígidamente conectados al mecanismo de control del interruptor, los vínculos del mecanismo de control pueden estar doblados, lo que requiere reparación antes de que el interruptor pueda volver a utilizarse. Por esta razón, los interruptores normalmente se colocan en la posición adecuada antes de realizar un movimiento de punto de salida.
Operación de alta velocidad
Por lo general, los interruptores están diseñados para pasar con seguridad a baja velocidad. Sin embargo, es posible modificar los tipos de interruptores más simples para permitir que los trenes pasen a alta velocidad. Los sistemas de interruptores más complicados, como los de deslizamiento doble, están restringidos a la operación a baja velocidad. En las líneas europeas de alta velocidad, no es raro encontrar cambios en los que se permite una velocidad de 200 km/h (124 mph) o más en el ramal divergente. Los interruptores se pasaron a una velocidad de 560 km/h (348 mph) (en línea recta) durante la carrera mundial de velocidad de Francia de abril de 2007.
La Administración Federal de Ferrocarriles de EE. UU. ha publicado los límites de velocidad para desvíos de alta velocidad con No. 26,5 desvíos que tienen un límite de velocidad de 60 millas por hora (97 km/h) y No. 32.7 con un límite de velocidad de 80 millas por hora (129 km/h).
Operación en condiciones de frío
En condiciones de clima frío, la nieve y el hielo pueden impedir el movimiento adecuado de los rieles de cambio o punta de rana, inhibiendo esencialmente la operación adecuada de los cambios de vía. Históricamente, las compañías ferroviarias han hecho que los empleados mantengan los cambios de vía libres de nieve y hielo barriendo la nieve con escobas de cambio (básicamente escobas de alambre con un cincel adherido al extremo opuesto de la escoba, muy similar a los raspadores de hielo que se usan hoy en día), o gas antorchas para derretir hielo y nieve. Dicha operación todavía se usa en algunos países, especialmente para rutas secundarias con tráfico limitado (por ejemplo, líneas estacionales). Los interruptores modernos para líneas con mucho tráfico suelen estar equipados con calentadores de interruptor instalados cerca de sus rieles de punta para que los rieles de punta no se congelen en el riel principal y ya no puedan moverse. Estos calentadores pueden adoptar la forma de elementos calefactores eléctricos o quemadores de gas montados en el riel, un quemador en la línea que sopla aire caliente a través de conductos u otros métodos innovadores (p. ej., disipador de calor geotérmico, etc.) para mantener el punto & rieles de stock por encima de las temperaturas de congelación. Cuando no se pueden usar calentadores de gas o eléctricos debido a restricciones logísticas o económicas, a veces se pueden aplicar productos químicos anticongelantes para crear una barrera entre las superficies metálicas para evitar que se forme hielo entre ellas (es decir, que se congelen juntas por el hielo). Sin embargo, es posible que tales enfoques no siempre sean efectivos para climas extremos, ya que estos productos químicos se eliminarán con el tiempo, especialmente en el caso de interruptores que se mueven mucho y experimentan cientos de tiros al día.
Es posible que la calefacción por sí sola no siempre sea suficiente para mantener los interruptores funcionando en condiciones de nieve. Las condiciones de nieve húmeda, que generan nieve particularmente pegajosa y condiciones de desvanecimiento, pueden ocurrir 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 desvíos, el impacto, la vibración, posiblemente en combinación con un ligero calentamiento causado por el frenado o el microclima de la ciudad, pueden hacer que los trozos de hielo se desprendan y bloqueen los desvíos. Los calentadores necesitan tiempo para derretir el hielo, por lo que si la frecuencia del servicio es extremadamente alta, es posible que no haya tiempo suficiente para que el hielo se derrita antes de que llegue el próximo tren, lo que provocará interrupciones en el servicio. Las posibles soluciones incluyen la instalación de calentadores de mayor capacidad, la reducción de la frecuencia de los trenes o la aplicación de productos químicos anticongelantes como el etilenglicol a los trenes.
Clasificación
La divergencia y la longitud de un interruptor están determinadas por el ángulo de la rana (el punto en el interruptor donde se cruzan dos rieles, ver más abajo) y el ángulo o la curvatura de las hojas del interruptor. La longitud y la ubicación de los otros componentes se determinan a partir de esto utilizando fórmulas y estándares establecidos. Esta divergencia se mide como el número de unidades de longitud por una sola unidad de separación.
En América del Norte, esto generalmente se conoce como el "número" de un conmutador. Por ejemplo, en un "número 12" interruptor, los rieles están separados por una unidad a una distancia de doce unidades desde el centro de la rana.
En el Reino Unido, los puntos y cruces que utilicen barandilla con cabeza de toro se denominarán mediante una combinación de letras y números. La letra definiría la longitud (y por lo tanto el radio) de las hojas del interruptor y el número definiría el ángulo de 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 London, Midland and Scottish Railway, las curvaturas de los desvíos se especificaron de A (más aguda) a F (más superficial), con los siguientes radios correspondientes:
- B - 613 pies (186.84 m) - cruce simple con 1 en 8 ángulo de cruce
- C - 980 pies (298.70 m) - tijeras o cruce simple con 1 en 10 ángulo de cruce
- D - 1.379 pies (420.32 m) - doble interruptor de unión de pista con 1 en 12 ángulo de cruce
Seguridad
Los interruptores son necesarios para el funcionamiento de un ferrocarril, pero presentan una serie de riesgos:
- Revertir los puntos bajo un tren en movimiento casi siempre descarrilará el tren.
- Los puntos podrían moverse debido a las fuerzas extremas ejercidas por un tren que pasa. En un caso especialmente notable y extremo, la configuración de un interruptor fue cambiada por la fuerza como resultado de una rueda de bloques de dúo desintegrado atrapado en un interruptor. Esto causó uno de los peores desastres ferroviarios del mundo, el desastre del tren Eschede.
- Un tren podría estar tan cerca de la rana de un interruptor que un tren que pasa collide con su lado (el primer tren se dice que se Fouling the switch).
- El mantenimiento necesario del dispositivo mecánico complejo podría ser descuidado.
- Tampering con un interruptor manualmente operable o errores de operación en un interlocking puede resultar en dos trenes que están en la misma pista, potencialmente causando una colisión.
Para minimizar los accidentes causados por estos riesgos, se aplican los remedios técnicos adecuados, así como ciertas prácticas. Los más importantes son:
- Cerraduras para evitar invertir un interruptor sin una llave adecuada.
- Interbloqueos que permiten que las señales sólo se despejen cuando los interruptores se establecen correctamente.
- Seguimiento de circuitos para evitar la inversión cuando se detecta un tren que pasa.
- Cierra las cerraduras o pinzas que impiden el movimiento de las cuchillas cerrándolas a los carriles de stock de manera segura.
- Rastrea los circuitos y los marcadores para apuntar los vehículos de combate.
- Horarios de mantenimiento, especialmente para medir desviaciones de distancias críticas.
Accidentes
Se han producido accidentes relacionados con interruptores causados por uno o más de estos riesgos, incluidos:
- The 1980 Buttevant Rail Disaster at Buttevant, County Cork, en Irlanda, cuando el expreso Dublin-Cork fue descarrilado a alta velocidad después de haber sido inadvertidamente convertido en un siding a través de puntos operados por el marco de tierra, lo que dio lugar a 18 muertes.
- Wrecks caused by switches being thrown open in front of the trains by saboteurs, as in the non-fatal derailments near Newport News, on 12 de agosto de 1992, y en Stewiacke, en 12 de abril de 2001. Para prevenir estos incidentes, la mayoría de los interruptores no utilizados están cerrados.
- El desastre del tren de Eschede en 1998 en Alemania fue uno de los accidentes de tren de alta velocidad más mortíferos del mundo, lo que dio lugar a 101 muertes. Ocurrió cuando un borde de rueda de un tren ICE falló a 200 kilómetros por hora (120 mph), descarrilando parcialmente el coche. El borde de la rueda pasó por el suelo del carruaje y estaba arrastrando sobre el suelo. Mientras pasaba por la estación en Eschede lanzó un interruptor, haciendo que las ruedas traseras del coche se enciendan en una pista que se diverge de la pista tomada por las ruedas delanteras. El coche fue arrojado y destruido los muelles que apoyaban una carretera de 300 toneladas.
- The May 2002 Potters Bar bar de choque en Potters Bar, Hertfordshire, en el Reino Unido, ocurrió cuando un interruptor se lanzó a una posición diferente cuando un entrenador lo cruzó, un tipo de mishap llamado dividir el interruptor. Las ruedas delanteras de un entrenador progresaron a lo largo de la pista recta como estaba previsto, pero las ruedas traseras giraron a lo largo de la pista de buceo. Esto causó que todo el entrenador se desprendiera del tren y se deslizara por la plataforma por delante. El movimiento del interruptor ocurrió bajo el entrenador final, para que los entrenadores anteriores permanecieran en la pista. Se encontró que el mal mantenimiento de los puntos es la causa principal del accidente.
- El informe provisional sobre el descarrilamiento de Grayrigg 23 de febrero de 2007 culpó a un conjunto de puntos mal mantenido.
- Dos accidentes fatales con el tren de pasajeros Amtrak Silver Star en Carolina del Sur causado por interruptores ya sea malfuncionando o mal alineados.
- El 31 de julio de 1991, varios coches descarrilaron, matando a siete pasajeros, debido a un perno perdido en el mecanismo del interruptor.
- Veintisiete años más tarde, el 4 de agosto de 2018, la Estrella de Plata se estrelló en un tren de carga estacionado por un interruptor mal alineado, matando a dos tripulantes.
Componentes
Puntos (hojas de punta)
Los puntos (switch rails o point blades) son los raíles móviles que guían las ruedas hacia la vía recta o divergente. Son cónicos en la mayoría de los interruptores, pero en los interruptores cortos tienen extremos cuadrados.
En el Reino Unido y los países de la Commonwealth, el término puntos se refiere a todo el mecanismo, mientras que en América del Norte el término se refiere solo a los rieles móviles.
En algunos casos, las cuchillas del interruptor se pueden tratar térmicamente para mejorar su vida útil. Existen diferentes tipos de procesos de tratamiento térmico, como el endurecimiento de bordes o el endurecimiento completo.
La sección transversal de las cuchillas del interruptor también influye en el rendimiento. Las hojas tangenciales nuevas funcionan mejor que las hojas de estilo antiguo.
Rana (cruce común)
La rana, también conocida como cruce común (o riel en V en la terminología australiana), es el punto de cruce de dos rieles. Esto se puede ensamblar a partir de varias piezas de riel debidamente cortadas y dobladas o puede ser una sola fundición de acero al manganeso. En líneas con un uso intensivo, la fundición se puede tratar con endurecimiento por choque explosivo para aumentar la vida útil.
Este término rana se toma de la parte del casco de un caballo a la que más se parece. Ciertos tipos de sistemas de electrificación aérea que hacen uso de postes de tranvía tienen dispositivos similares denominados ranas de alambre.
En los interruptores de calibre doble, se usa una rana especial donde el tercer riel se cruza con el riel común. Los equipos de Denver y Rio Grande llamaron a esto un 'sapo'.
Un desarrollo reciente en los ferrocarriles de carga de América del Norte es la rana con cojinete de pestaña, en la que la pestaña de la rueda soporta el peso del vehículo en lugar de la banda de rodadura. Este diseño reduce la carga de impacto y extiende la vida útil de la rana.
Barandilla (barandilla de control)
Una barandilla (barandilla de control) es una pieza corta de barandilla que se coloca a lo largo de la barandilla principal opuesta a la rana. Estos aseguran que las ruedas sigan el paso de brida apropiado a través de la ranilla y que el tren no descarrile. Generalmente, hay dos de estos para cada rana, uno por cada riel exterior.
Los contracarriles se utilizan a menudo en curvas muy pronunciadas, incluso cuando no hay desvíos.
Interruptor de motor
Un motor de interruptor (también conocido como máquina de interruptor, motor de punto, máquina de punto o automático) es un mecanismo eléctrico, hidráulico o neumático que alinea los puntos con una de las rutas posibles. El motor suele ser controlado de forma remota por el despachador (señalizador en el Reino Unido). El motor del interruptor también incluye contactos eléctricos para detectar que el interruptor se ha fijado y bloqueado por completo. Si el interruptor no hace esto, la señal de control se mantiene en rojo (parada). También suele haber algún tipo de manija manual para operar el interruptor en emergencias, como cortes de energía, o para fines de mantenimiento.
Una patente de W. B. Purvis data de 1897.
Palanca de puntos
Una palanca de puntos, tiro al suelo o soporte de interruptor es una palanca y los enlaces que la acompañan que se utilizan para alinear los puntos de un interruptor manualmente. Esta palanca y el hardware que la acompaña generalmente se monta en un par de traviesas largas que se extienden desde el interruptor en los puntos. A menudo se utilizan en lugar de un motor de interruptor en interruptores de uso poco 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 usan.
Conversión de máquinas de puntos
Un sistema de conversión de máquina de puntos consiste en un dispositivo controlado de forma remota conectado a un punto de operación manual existente que permite que el conductor o el conductor operen de forma remota los puntos de mano con un auricular de radio. Cada convertidor se puede utilizar de forma independiente o se pueden instalar varias unidades que funcionen junto con el enrutamiento.
Bloqueo de punto de orientación
Un bloqueo de punto enfrentado (FPL), o bloqueo de punto, es un dispositivo que, como su nombre lo indica, bloquea un conjunto de puntos en su posición, además de probar mecánicamente que están en la posición correcta. La parte punto de frente del nombre se refiere al hecho de que evitan el movimiento de los puntos durante los movimientos de frente, donde un tren podría potencialmente dividir los puntos (terminar bajando por ambos vías) si los puntos se movieran debajo del tren. Durante los movimientos de arrastre, las ruedas de un tren obligarán a las puntas a colocarse en la posición correcta si intentan moverse, aunque esto puede causar daños considerables. Este acto se conoce como "recorrido".
En el Reino Unido, los FPL eran comunes desde una fecha temprana, debido a la aprobación de leyes que obligaban a proporcionar FPL para cualquier ruta recorrida por trenes de pasajeros; era, y sigue siendo, ilegal que un tren de pasajeros haga una el revestimiento se mueve sobre los puntos sin que estén bloqueados, ya sea mediante un bloqueo de puntos, o sujetados temporalmente en una posición u otra.
Articulaciones
Las juntas se utilizan donde los puntos móviles se encuentran con los rieles fijos del interruptor. Permiten que las puntas giren fácilmente entre sus posiciones. Originalmente, las cuchillas móviles del interruptor estaban conectadas a los rieles de cierre fijos con juntas flojas, pero dado que el acero es algo flexible, es posible evitar esta holgura al adelgazar una pequeña sección de la parte inferior del riel. Esto se puede llamar un cambio sin tacón.
Interruptores rectos y curvos
Los desvíos se construyeron originalmente con cuchillas rectas, que terminaban en el extremo puntiagudo con un ángulo agudo. Estos interruptores provocan un golpe cuando el tren avanza en la dirección de salida. Las cuchillas del interruptor se pueden hacer con una punta curva que se encuentra con el contracarril en una tangente, lo que causa menos golpes, pero la desventaja es que el metal en la punta es delgado y necesariamente débil. En la década de 1920 se encontró una solución a estos requisitos conflictivos en el Reichsbahn alemán. El primer paso fue tener un perfil de riel diferente para los rieles estándar y los rieles de cambio, siendo los rieles de cambio aproximadamente 25 mm (0,98 in) menos altos y más robustos en el medio.
Galería de componentes
Los interruptores en metros de goma utilizan puntos convencionales en la pista de medidor estándar para guiar trenes. Los neumáticos de goma, rodando en rollos de hormigón, siguen soportando el peso total de los trenes mientras pasan por los interruptores. Se proporcionan guías para garantizar que no haya lagunas en el suministro eléctrico.
Tipos
Además de los interruptores estándar derecho e izquierdo, los interruptores comúnmente vienen en varias combinaciones de configuraciones.
Interruptores deslizantes
Doble deslizamiento
Un interruptor de doble deslizamiento (doble deslizamiento) es un cruce plano diagonal de ángulo estrecho de dos líneas combinadas con cuatro pares de puntos de tal manera que permite que los vehículos cambiar de una vía recta a otra, alternativamente a cruzar en línea recta. Un tren que se acerque al arreglo puede salir por cualquiera de las dos vías en el lado opuesto del cruce. Para llegar a la tercera salida posible, el tren debe cambiar de vía en el atracadero y luego retroceder.
La disposición brinda la posibilidad de establecer cuatro rutas, pero debido a que solo se puede atravesar una ruta a la vez, las cuatro palas en cada extremo del cruce a menudo están conectadas para moverse al unísono, por lo que el cruce se puede trabajar con solo dos palancas o motores puntuales. Esto da la misma funcionalidad de dos puntos colocados uno al lado del otro. Estos interruptores 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 algunas líneas principales se extienden para llegar a cualquiera de las numerosas vías de la plataforma.
En inglés norteamericano, el arreglo también puede denominarse interruptor doble, o más coloquialmente, interruptor de rompecabezas. El Great Western Railway en el Reino Unido usó el término puntos compuestos dobles, y el cambio también se conoce como compuesto doble en Victoria (Australia). En italiano, el término para un interruptor doble es deviatoio inglese, que significa interruptor en inglés. Asimismo, se denomina Engels(e) Wissel en holandés y, ocasionalmente, Engländer ("english one", literalmente "Englishman") en alemán.
Resbalón simple
Un interruptor de deslizamiento simple funciona con el mismo principio que un interruptor de deslizamiento doble, pero ofrece solo una posibilidad de conmutación. Los trenes que se aproximan en una de las dos vías de cruce pueden continuar sobre el cruce o cambiar de vía a la otra línea. Sin embargo, los trenes de la otra vía solo pueden continuar sobre el cruce y no pueden cambiar de vía. Esto se usa normalmente para permitir el acceso a los apartaderos y mejorar la seguridad al evitar que las hojas de cambio estén orientadas en la dirección habitual del tráfico. Para llegar a los apartaderos desde lo que sería una dirección de frente, los trenes deben continuar sobre el cruce, luego retroceder a lo largo de la ruta curva (generalmente hacia la otra línea de una vía doble) y luego pueden avanzar sobre el cruce hacia el apartadero.
Deslizamiento exterior
Un interruptor deslizante externo es similar a los interruptores deslizantes dobles o simples descritos anteriormente, excepto que las hojas del interruptor están fuera del diamante en lugar de adentro. Una ventaja sobre un interruptor de rampa interior es que los trenes pueden pasar las rampas a mayor velocidad. Una desventaja sobre un interruptor deslizante interno es que son más largos y necesitan más espacio.
Un interruptor deslizante exterior puede ser tan largo que sus deslizamientos no se superponen en absoluto, como en el ejemplo que se muestra. En tal caso, un solo interruptor deslizante exterior es lo mismo que dos interruptores regulares y un cruce regular. Un interruptor exterior de doble deslizamiento es casi lo mismo que un cruce de tijera (ver más abajo), pero con las desventajas:
- Las dos vías paralelas no pueden utilizarse al mismo tiempo.
- Los deslizamientos no son rectos y por lo tanto tienen una velocidad limitada.
Ventaja:
- El cruce se puede pasar a toda velocidad.
Debido a las desventajas tanto del interruptor deslizante interior doble como del cruce de tijera, los interruptores deslizantes exteriores dobles solo se utilizan en casos excepcionales y específicos.
Cruce
Un cruce es un par de interruptores que conectan dos vías férreas paralelas, lo que permite que un tren en una vía cruce a la otra. Al igual que los propios interruptores, los cruces se pueden describir como orientados o traseros.
Cuando dos cruces están presentes en direcciones opuestas, uno tras otro, la configuración de cuatro interruptores se denomina doble cruce. Si los cruces en diferentes direcciones se superponen para formar una ×, se denomina cruce de tijeras, cruce de tijeras o simplemente tijeras; o, debido al diamante en el centro, un cruce de diamantes. Esto hace que el trazado de la vía sea muy compacto a expensas de utilizar un cruce a nivel.
En una configuración en la que cada una de las dos vías normalmente transporta trenes de una sola dirección, se puede usar un cruce para desviarse del "carril equivocado" alrededor de una obstrucción o para invertir la dirección. Un cruce también puede unir dos vías de la misma dirección, posiblemente un par de vías locales y exprés, y permitir que los trenes cambien de una a otra.
En un sistema abarrotado, el uso rutinario de cruces (o conmutadores en general) reducirá el rendimiento, ya que el uso del conmutador bloquea varias pistas. Por esta razón, en algunos sistemas de tránsito rápido de alta capacidad, los cruces entre vías locales y exprés no se utilizan durante el servicio de hora pico normal, y los patrones de servicio se planifican en torno al uso de los cruces normalmente aéreos en cada extremo de la línea exprés local.
Interruptor de ramal
Un interruptor corto carece de las puntas cónicas (hojas puntiagudas) de un interruptor típico. En su lugar, tanto los carriles móviles como los extremos de los carriles de las rutas divergentes tienen sus extremos cortados a escuadra. El mecanismo de cambio alinea los rieles móviles con los rieles de una de las rutas divergentes. En el uso ferroviario de EE. UU. del siglo XIX, el interruptor de punta se usaba típicamente junto con un soporte de interruptor de arpa.
Los rieles que conducen a un interruptor de ramal no están asegurados a los durmientes por varios pies y la alineación de los rieles a lo largo del espacio no se aplica de manera positiva. Los interruptores de ramal también requieren cierta flexibilidad en los rieles (lo que significa rieles más livianos) o una junta adicional en la que se articulan. Por lo tanto, estos desvíos no pueden atravesarse a alta velocidad o con mucho tráfico y, por lo tanto, no son adecuados para uso en líneas principales. Una desventaja adicional es que un interruptor de ramal que se aproxima desde la ruta divergente que no está conectada por los puntos daría como resultado un descarrilamiento. Otra desventaja más es que, en climas muy cálidos, la expansión del acero en los rieles puede hacer que los rieles móviles se adhieran a los rieles comunes, haciendo imposible el cambio hasta que los rieles se hayan enfriado y contraído.
Una ventaja de los interruptores auxiliares es que funcionan mejor en la nieve. La acción lateral de los rieles de las puntas empuja la nieve hacia un lado, en lugar de acumular la nieve entre las puntas y el riel en un diseño más moderno.
Los interruptores de ramal eran más comunes en los primeros días de los ferrocarriles y sus predecesores, los tranvías. Ahora, debido a sus desventajas, los interruptores de ramal se utilizan principalmente en líneas de vía estrecha y ramales. Algunos interruptores de monorraíl modernos utilizan el mismo principio.
Interruptor de tres vías
Un interruptor de tres vías se usa para dividir una vía férrea en tres caminos divergentes en lugar de los dos habituales. Hay dos tipos de interruptores de tres vías. En un interruptor simétrico de tres vías, las ramas izquierda y derecha divergen en el mismo lugar. En un interruptor asimétrico de tres vías, las ramas divergen de forma escalonada. Ambos tipos de interruptores de tres vías requieren tres ranas.
La complejidad de los desvíos simétricos suele dar lugar a restricciones de velocidad, por lo que los desvíos de tres vías se utilizan con mayor frecuencia en estaciones o depósitos donde el espacio es restringido y las velocidades bajas son normales. Los interruptores simétricos se usaban con bastante frecuencia en los ferrocarriles suizos de vía estrecha. Los interruptores asimétricos de tres vías son más comunes porque no tienen restricciones de velocidad en comparación con los interruptores estándar. Sin embargo, debido a su mayor costo de mantenimiento debido a las piezas especiales y al desgaste asimétrico, ambos tipos de interruptores de tres vías se reemplazan con dos interruptores estándar siempre que sea posible.
En áreas con velocidades muy bajas, como depósitos, y en vías férreas que tenían que construirse a un costo muy bajo, como vías férreas madereras, los interruptores de tres vías a veces se construían como interruptores de ramal.
Interruptor de placa
Un interruptor de placa incorpora los puntos cónicos de un interruptor típico en una placa autónoma. Cada hoja de punta se mueve por separado a mano. Los interruptores de placa solo se utilizan para ruedas de doble pestaña, con ruedas que atraviesan las placas en sus pestañas, guiadas por los bordes de la placa y la hoja móvil.
Debido a que los interruptores de placa solo pueden usarse con ruedas de doble pestaña y a velocidades extremadamente bajas, por lo general solo se encuentran en líneas de vía estrecha trabajadas a mano.
Todoterreno
El off-railer es un sistema de instalación de un desvío sobre una vía simple, sin tener que cortar o reemplazar esa vía. Es útil para instalar ramales temporales en vías férreas agrícolas y apartaderos para máquinas de vía en vías principales. Las rampas especiales levantan las ruedas fuera de la vía normal y luego el fuera de carril se curva según sea necesario. Decauville tiene tal sistema. Es un poco como un cruce de puente levadizo.
Participación entrelazada
Un desvío entrelazado es un método diferente de dividir una pista en tres caminos divergentes. Es una disposición de dos desvíos estándar, uno a la izquierda y otro a la derecha, en forma "entrelazada" moda. Los puntos del segundo desvío se colocan entre los puntos y la ranilla del primer desvío. Al igual que otras formas de desvíos de tres vías, se requiere un cruce común adicional. Debido a la complejidad inherente de la disposición, los desvíos entrelazados normalmente solo se usan en lugares donde el espacio es excepcionalmente reducido, como las gargantas de las estaciones o las áreas industriales dentro de las grandes ciudades. También se pueden encontrar desvíos entrelazados en algunos patios, donde una serie de interruptores que se bifurcan hacia el mismo lado se colocan tan juntos que las puntas de un interruptor se colocan antes de la ranilla del interruptor anterior.
Interruptor estrella
Un interruptor en estrella (puntos Y) tiene extremos posteriores que divergen simétricamente y en direcciones opuestas. El nombre se origina por la similitud de su forma con la de la letra Y. Los interruptores Wye generalmente se usan cuando el espacio es escaso. En América del Norte, esto también se denomina "cambio equilátero" o "participación equilátera". Los interruptores comunes se asocian más a menudo con las velocidades de la línea principal, mientras que los interruptores en estrella son generalmente interruptores de patio de baja velocidad.
Una ventaja de los interruptores en estrella es que pueden tener un ángulo de ranura más grueso utilizando el mismo radio de curvatura que un interruptor común. Esto significa que dan lugar a una restricción de velocidad menos severa que la rama divergente de un interruptor común, sin tener que recurrir a interruptores más costosos con una rana móvil. Por esta razón, a veces se utilizan en una línea principal donde se divide en dos ramales igualmente importantes o en los extremos de una sección de vía única en una línea de vía doble.
Puntos de desempate
Los puntos de salida se utilizan para proteger las líneas principales de los coches extraviados o desbocados, o de los trenes que pasan las señales puestas en peligro. En estos casos, los vehículos rodarían sobre la línea principal y la obstruirían y provocarían una colisión. Dependiendo de la situación en la que se utilicen, los puntos de escape se denominan puntos de trampa o puntos de captura. Los descarriladores son otro dispositivo utilizado para el mismo propósito.
Puntos de captura se instalan en la propia vía de circulación, donde el ferrocarril sube con una fuerte pendiente. Se utilizan para evitar que los vehículos desbocados colisionen con otro tren más abajo en la pendiente. En algunos casos, los puntos de captura conducen a un arrastre de arena para detener con seguridad el vehículo fuera de control, que puede estar viajando a gran velocidad. Los puntos de captura generalmente se mantienen en el 'descarrilamiento' posición por un resorte. Se pueden configurar para permitir que un tren pase de manera segura en dirección cuesta abajo usando una palanca u otro mecanismo para anular el resorte por un corto tiempo.
Los puntos de captura se originan en los días de los 'no equipados' tren de mercancías (mercancías). Como estos trenes tendían a consistir en vagones completamente sin frenos (dependiendo completamente de los propios frenos de la locomotora), o de vagones con frenos desacoplados aplicados manualmente (lo que requería una parada en la parte superior de las pendientes empinadas para que el guardia caminara por la vía). tren y poner los frenos en cada vagón por turno), también carecían de cualquier mecanismo para frenar automáticamente los coches fuera de control. Por lo tanto, se requerían puntos de captura para detener la parte trasera de un tren mal acoplado que podría romperse mientras sube una pendiente pronunciada, aunque también detendrían a los vehículos que se escaparan por cualquier otra razón. Ahora que los trenes están todos 'equipados' (y los acoplamientos rotos son mucho menos comunes), los puntos de captura son en su mayoría obsoletos.
Al igual que los puntos de captura, los puntos de captura se proporcionan a la salida de un apartadero o donde una línea de mercancías se une a una línea que pueden utilizar los trenes de pasajeros. A menos que se hayan configurado específicamente para permitir que el tráfico pase a la línea principal, los puntos de trampa alejarán a cualquier vehículo que se acerque de la línea principal. Esto puede resultar simplemente en que el vehículo se descarrile, pero en algunos casos se usa un arrastre de arena, especialmente cuando es probable que el vehículo se desboque y viaje a gran velocidad debido a una pendiente.
Descarriladores
Un descarrilador funciona descarrilando cualquier vehículo que pase por encima de él. Hay diferentes tipos de descarriladores, pero en algunos casos consisten en un único punto de cambio instalado en una vía. El punto se puede colocar en una posición para descarrilar cualquier equipo que se supone que no debe pasar.
Interruptores de calibre doble
Los interruptores de calibre doble se utilizan en sistemas de calibre doble. Hay varios escenarios posibles relacionados con las rutas que pueden tomar los trenes en cada ancho, incluidos los dos anchos que se separan o un ancho que puede elegir entre caminos divergentes y el otro no. Debido a la vía adicional involucrada, los interruptores de doble calibre tienen más puntos y ranuras que sus contrapartes de un solo calibre. Esto limita las velocidades incluso más de lo habitual.
Una formación relacionada es el 'swish' o intercambio de rieles, donde (generalmente) el riel común cambia de lado. Estos no tienen partes móviles, las ruedas de vía más estrecha son guiadas por barandillas cuando pasan de un raíl a otro. El ancho de vía más ancho solo encuentra rieles continuos, por lo que no se ve afectado por el intercambio. En las plataformas giratorias de vía doble, se utiliza una disposición similar para mover la pista de vía estrecha de un lado a una posición central.
Interruptores de tren-cremallera
Los conmutadores de tren cremallera son tan variados como las tecnologías de tren cremallera. Cuando el uso del bastidor es opcional, como en Zentralbahn en Suiza o en el West Coast Wilderness Railway en Tasmania, es común colocar desvíos solo en áreas relativamente planas donde no se necesita el bastidor. En los sistemas en los que solo se acciona el piñón y las ruedas de los rieles convencionales son locas, como Dolderbahn en Zürich, Štrbské Pleso en Eslovaquia y el tren de cremallera Schynige Platte, la cremallera debe ser continua a través del interruptor. El cambio de Dolderbahn funciona doblando los tres rieles, una operación que se realiza en cada viaje cuando los dos trenes pasan por el medio. En cambio, el sistema de estanterías Štrbské Pleso y Schynige Platte Strub se basa en un conjunto complejo de puntos móviles que ensamblan la estantería en la dirección transversal y, al mismo tiempo, despejan los rieles convencionales de dirección cruzada. En algunos sistemas de cremallera, como el sistema Morgan, donde las locomotoras siempre tienen varios piñones de transmisión, es posible simplificar los desvíos interrumpiendo el riel de la cremallera, siempre que la interrupción sea más corta que el espacio entre los piñones de transmisión de las locomotoras.
Intercambiar diamante
Aunque no se trata estrictamente de un desvío, un diamante de cambio es un conjunto de vías activas que se utiliza cuando el ángulo de cruce entre dos vías es demasiado pequeño para una vía totalmente pasiva: las secciones no guiadas de cada riel se superpondrían. Estos se asemejan vagamente a dos puntas estándar ensambladas muy cerca de punta a punta. Estos también suelen utilizar cruces de punta oscilante en los extremos exteriores para garantizar un soporte completo de la rueda de la misma manera que se proporciona en los desvíos de ángulo poco profundo. En América del Norte 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 cambiado en lugar de un diamante pasivo o fijo.
Estos cambios generalmente se implementan sobre la base del aumento de la velocidad de cruce seguro. Las palas abiertas imponen una restricción de velocidad, debido a la posibilidad de que el impacto del cruce rompa el riel cuando ambas ruedas de cada eje golpean los espacios del cruce casi simultáneamente. Las hojas conmutadas, como se muestra en la fotografía, permiten una velocidad mucho mayor a través del espacio al proporcionar una pieza de riel esencialmente continua a través del espacio en ambos lados.
El extremo de la rana del cruce conmutado, a pesar de que todavía tiene un espacio en un riel, es menos problemático en este sentido. El riel exterior sigue siendo continuo, el riel del ala (la parte que sale, después del espacio de la ranilla) proporciona una transición gradual y el riel de control evita la posibilidad de que los puntos se dividan. Esto se puede ver en cómo, bajo examen, el riel del ala tiene una sección pulida más ancha, lo que muestra cómo se transfiere la carga de la rueda a través del espacio.
Interruptor de punto único
Los interruptores de un solo punto, conocidos como interruptores Tongue and Plain Mate, a veces se usan en ferrocarriles de carga en funcionamiento a baja velocidad en áreas pavimentadas, como en puertos. En los Estados Unidos, están regulados por la disposición 213.135(i) de las Normas de seguridad de las vías de la Administración Federal de Ferrocarriles.
En los sistemas de tranvía (tranvía) que utilizan rieles ranurados, si las ruedas de ambos lados del automóvil 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 interruptor, la rueda en el interior de la curva (el lado derecho del automóvil en un giro a la derecha) se empuja hacia la curva y, a través del eje, dirige la rueda en el exterior para también sigue la curva. La rueda exterior está sostenida por una corta distancia por su pestaña que corre en la ranura.
Algunos diseños de tranvías de piso bajo usan ejes divididos (un medio eje separado para la rueda a cada lado del automóvil). Dichos tranvías no son adecuados para usar con interruptores de un solo punto ya que no habría ningún mecanismo para transferir la fuerza de las ruedas internas a las externas en los interruptores.
Un interruptor de un solo punto es más económico de construir, especialmente en vías de calle, ya que no es necesario vincularlo a un segundo punto de cambio.
Interruptor giratorio
Los interruptores giratorios se utilizan a veces en los trenes de cremallera para mantener la alineación del engranaje con dos vías diferentes. Se utilizan en el Pilatus Cog Railway para permitir que los trenes que suben y bajan se crucen 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 voltea (gira sobre su eje largo 180 grados) para conectarse al conjunto de pistas elegido. Una vez que el interruptor giratorio está asegurado, el tren puede continuar. La alineación de los dientes se mantiene en ambas posiciones.
Puntos temporales
Cuando se interrumpe la vía de un tranvía durante las reparaciones, se puede colocar un conjunto de puntos temporales sobre la vía existente para permitir que los tranvías crucen a la vía paralela. Estos se conocen como Kletterweichen o Auflegeweichen en alemán, aiguillages californiens en francés, y oplegwissels, <span title="texto en holandés" klimwissels o Californische wissels en holandés. Pueden soldarse en su lugar y permitir que los tranvías pasen a paso de peatón.
Junta de dilatación
Las juntas de expansión parecen parte de un cambio de vía, pero tienen un propósito completamente diferente, a saber, compensar la contracción o expansión del lecho de la carretera, p. por lo general, un puente de acero más grande, debido a los cambios de temperatura, para evitar que se doble el sol.
Velocidades de participación
Las velocidades de participación se rigen por una serie de factores.
Como regla general, cuanto menor sea el ángulo de cruce de un desvío, mayor será la velocidad de desvío. En América del Norte, los desvíos se califican numéricamente, lo que representa la relación de divergencia por longitud medida en la rana. Una regla general es que la velocidad nominal de un interruptor (en millas por hora) es el doble de la calificación numérica:
- No.15: 30 mph (48 km/h)
- No.20: 40 mph (64 km/h)
También se han utilizado desvíos de mayor velocidad en los Estados Unidos:
- No.26.5: 60 mph (97 km/h)
- No.32.7: 80 mph (130 km/h)
En la mayoría de los demás países, los interruptores están marcados con la tangente del ángulo de cruce. Por ejemplo, Rusia y el resto de la Comunidad de Estados Independientes (CEI) utilizan las siguientes designaciones:
- 1/6: ordenar patios solamente, siempre que sea imposible instalar un interruptor mejor
- 1/9: 40 km/h (25 mph), el interruptor más común, instalado por defecto
- 1/11: 50 km/h (31 mph), utilizado donde los trenes de pasajeros siguen un camino divergente. Se puede instalar el cruce de swingnose si es necesario.
- 1/18: 80 km/h (50 mph), utilizado cuando se requiere un movimiento no ininterrumpido o la línea principal divaga de la línea de rama
- 1/22: 120 km/h (75 mph), rara vez utilizado, líneas de alta velocidad sólo
En Alemania, Austria, Suiza, República Checa, Polonia y otros países europeos, los cambios se describen por el radio de la vía de bifurcación (en metros) y la tangente del ángulo de la rana. El cruce puede ser recto, como en un cruce, o curvo para otros usos. Las siguientes designaciones son ejemplos típicos:
- 190-1:9, el interruptor más común, por 40 km/h en la pista de rama
- 300-1:9, prefirió más de 190-1:9 desde el decenio de 1990, por 50 km/h
- 500-1:12, por 60 km/h (velocidad total, capacidad: 65 km/h)
- 760-1:14, por 80 km/h
- 1200-1:18.5, por 100 km/h
- 2500-1:26.5, por 130 km/h (en Rep checo, velocidad señalizada es de 120 km/h) (sólo de coser)
En Nueva Gales del Sur, los desvíos estándar de tipos tangenciales incluyen:
- 1/7.5
- 1/8.25
- véase también NSW 1 en 8.25 cruce
- 1/10.5
- 1/12.0
- 1/15
Uganda
Generales
Otras consideraciones incluyen el tipo de desvío (p. ej., morro normal, morro oscilante, resbalones), problemas de desgaste, y el peso y el tipo del vehículo que pasa por encima. Las velocidades para un movimiento de arrastre pueden ser más altas que para un movimiento de frente. En muchos sistemas, los límites de velocidad varían según el tipo de tren; por ejemplo, una participación puede tener un "normal" límite de velocidad para trenes arrastrados por locomotoras, y una velocidad superior para trenes de unidades múltiples o de alta velocidad.
Los desvíos con hojas de cambio curvas o tangenciales tienen una velocidad más alta que los desvíos de estilo antiguo con hojas de cambio rectas.
Los desvíos más antiguos usan la misma sección de riel, rebajada, tanto para el riel estándar como para la cuchilla de cambio. Los desvíos tangenciales más nuevos usan una sección de riel más rechoncha para la hoja del interruptor.
Montaje y transporte
Los desvíos son piezas grandes de infraestructura ferroviaria 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, para que encajen dentro del gálibo de la estructura. Una vez llegadas todas las piezas, el desvío se monta traviesa a traviesa en obra. Un conjunto de desvíos se puede ensamblar de prueba de antemano fuera del sitio, para verificar que todo encaje.
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