ES2322832A1 - Aparato de medida de tensiones longitudinales de carril en vias ferreas. - Google Patents
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Abstract
Aparato de medida de tensiones longitudinales de carril en vías férreas. Se describe un aparato para el cálculo de la tensión longitudinal en vías férreas que consta de medios de sujeción (7, 7a), colocación (12) y apoyo (5) del propio aparato para la elevación de un tramo (A-B) de carril (1) mediante la aplicación (13) de una fuerza vertical sobre un punto (P) elegido. Dicho aparato realiza la medición de la fuerza vertical aplicada en relación con el desplazamiento vertical que experimenta el carril para efectuar el cálculo correspondiente a la tensión, longitudinal.
Description
Aparato de medida de tensiones longitudinales de
carril en vías férreas.
La invención se refiere a un aparato que permite
realizar la medida de las tensiones longitudinales de los carriles
que constituyen las vías férreas; y que tiene por objeto
simplificar y abaratar considerablemente la realización de dicha
medida; y todo ello sin necesidad de que deba de efectuarse el
corte de los carriles, tal y como se realiza convencionalmente.
En el estado de la técnica es conocida la
necesidad de efectuar la medida de las tensiones longitudinales de
los carriles que constituyen las vías férreas, para realizar el
control de calidad de los trabajos de neutralización de los
carriles cuando se efectúa el montaje de los mismos, o cuando se
requiere efectuar chequeos de carriles en servicio, especialmente
si éstos han sido sometidos a intervenciones que perturben su
distribución de tensiones.
Para ello es conocido el empleo de aparatos que
permiten realizar esta medida mediante el corte del carril, lo que
constituye un grave inconveniente al requerir un procedimiento
destructivo, parte de que el aparato empleado para efectuar la
medida tiene un coste muy elevado.
También son conocidos aparatos que evitan la
rotura del carril, pero presentan el inconveniente de que también
resultan excesivamente costosos.
Para resolver los inconvenientes y conseguir los
objetivos anteriormente indicados, la invención ha desarrollado un
nuevo procedimiento y aparato de medida de las tensiones
longitudinales en los carriles de las vías férreas, en el que el
procedimiento es no destructivo, es decir no se requiere efectuar
el corte del carril y además permite realizar la medida de manera
sencilla con un coste muy reducido respecto a los procedimientos
convencionales, para lo que el procedimiento de la invención se
caracteriza porque en primer lugar comprende retirar las sujeciones
que están previstas sobre las traviesas, de un primer tramo de un
carril de la vía, para a continuación efectuar el levantamiento del
primer tramo del carril y apoyarlo sobre dos puntos que definen un
segundo tramo comprendido dentro del primer tramo. A continuación
se aplica en el centro del primer tramo una primera fuerza vertical
y se mide el valor de la misma, para a continuación medir el primer
desplazamiento vertical (flecha) que experimenta el centro al
aplicarle la primera fuerza vertical. Seguidamente se aplica una
segunda fuerza vertical en el centro y se mide su valor así como el
desplazamiento vertical que experimenta el centro al aplicarle esta
segunda fuerza, de manera que se calcula la recta definida por la
fuerza aplicada-desplazamiento producido, y se
calcula la pendiente de esta recta para obtener la tensión
longitudinal a partir de la pendiente calculada en grados
centígrados equivalentes, mediante la aplicación de una expresión
lineal.
La realización preferente del procedimiento de
la invención prevé que la primera y segunda fuerzas verticales se
aplican por la parte inferior del carril y en el centro del
mismo.
Obviamente para obtener la recta correspondiente
a la fuerza vertical aplicada-desplazamiento
producido se pueden aplicar tres o más fuerzas verticales y medir
los desplazamientos que producen.
Además el procedimiento de la invención
comprende la obtención de la temperatura de libre esfuerzo del
carril, para lo que al valor de la tensión longitudinal calculado
en grados centígrados equivalentes se le suma la temperatura del
carril obtenida mediante un medidor homologado.
El procedimiento se aplica cuando el carril se
encuentra trabajando en tracción, para lo que la temperatura medida
del carril ha de estar por debajo de la temperatura de libre
esfuerzo obtenida, y por consiguiente el proceso ha de aplicarse
con temperaturas de carril bajas.
La expresión lineal que aplica, es función del
tipo de carril, del punto central del primer y del segundo tramo
(que tal y como ya ha sido comentado con anterioridad son
coincidentes) y de la separación de los puntos extremos que definen
el primer y el segundo tramo, respecto al centro. El punto central
del segundo tramo puede o no coincidir con el del primer tramo.
El procedimiento de la invención es
preferentemente aplicable en primeros tramos de longitud elevada y
que presentan una configuración recta y/o curva, con un radio
mayor o igual a 1 Km.
Además, el punto central del primer tramo ha de
estar comprendido entre sus traviesas centrales y los puntos
extremos que definen el primer y segundo tramo; deben estar
dispuestos sobre traviesas.
\newpage
Cabe señalar que el procedimiento prevé una fase
de maceado del carril antes de levantarlo y tras soltar las
sujeciones de sus traviesas, de manera que se homogeneizan sus
tensiones longitudinales favoreciéndose la realización de la
medida. El maceado consiste en golpear lateralmente la cabeza del
carril para facilitar su liberación de las traviesas.
Por consiguiente mediante el procedimiento de la
invención no se requiere efectuar el corte del carril lo que
constituye una gran ventaja y simplifica enormemente el proceso de
medida, lo que repercute en un menor coste.
Respecto al aparato de la invención, éste en su
esencia se caracteriza porque comprende medios de aplicación de una
fuerza vertical bajo un carril de una vía, medios de medida de la
fuerza vertical aplicada, y medios de medida del desplazamiento
vertical que experimenta el carril en el punto en el que se aplica
la fuerza vertical, de manera que a partir de las medidas
realizadas se permite efectuar la medida de la tensión longitudinal
del carril.
En la realización preferente de la invención se
ha previsto que los medios de aplicación de una fuerza vertical
comprendan una base que se sitúa bajo el carril y que está dotada
de medios de posicionado de un cilindro hidráulico. Además la base
está dotada de unas varillas verticales en cuyo extremo superior se
sujetan a dos perfiles angulares paralelos y horizontales que
incorporan medios de centrado para aplicar la fuerza vertical en el
eje central inferior del carril.
Los medios de medida de la fuerza vertical
aplicada están constituidos por una célula de carga que se dispone
sobre un acoplamiento previsto en el extremo superior del cilindro
hidráulico, de manera que la fuerza que éste ejerce se aplica a
través de la célula de carga mediante la cual se efectúa la medida
de la fuerza aplicada.
Respecto a los medios de medida del
desplazamiento vertical que experimenta el carril al aplicarle una
fuerza vertical, cabe señalar que en la realización preferente de
la invención, éstos están constituidos por un calibre que está
sujeto en el perfil angular exterior, y además comprenden un
elemento de referencia que se adhiere al alma del carril para
permitir efectuar la medida del desplazamiento mediante el calibre.
El calibre es un calibre de pie de rey digital y el elemento de
referencia está constituido por una base magnética que se adhiere
al alma del carril y de la que emerge un vástago que se sitúa
perpendicular a dicho alma del carril, de manera que el cursor del
calibre se sitúa contactando con el vástago estableciendo el punto
de referencia inicial a partir del cual se efectúa el desplazamiento
del carril al aplicarle la fuerza, de manera que la medida del
desplazamiento se obtiene directamente en la pantalla del calibre
digital.
Referente a los medios de centrado del carril,
éstos están constituidos por galgas que se colocan en el borde
superior de los perfiles angulares paralelos horizontales, de
manera que dichas galgas contactan con el borde del patín del
carril quedando éste perfectamente centrado para permitir aplicar
la fuerza en su eje central inferior.
El aparato de la invención comprende
adicionalmente medios de elevación, como por ejemplo puede ser un
gato hidráulico, de un primer tramo de un carril, del que
previamente se han retirado sus sujeciones previstas en las
traviesas, y además se incluyen medios de apoyo del carril, según
fue descrito en el procedimiento de la invención, estando estos
medios constituidos por rodillos que se disponen sobre una lámina
que se sitúa sobre las traviesas.
Para permitir la actuación de la célula de
carga, se ha previsto que los perfiles angulares estén dotados en
su tramo inferior de sendos entrantes a través de los cuales se
permite la ubicación del cilindro hidráulico con la célula de
carga.
La configuración descrita del aparato de la
invención es extremadamente sencilla y de un coste muy reducido en
comparación con los aparatos que en el estado de la técnica se
emplean para realizar esta misma función.
A continuación, para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con
carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto
de la invención.
Figura 1.- Muestra una vista en alzado del
carril de una vía convencional sobre el que se aplica el
procedimiento y aparato de la invención.
Figura 2.- Muestra una vista de la figura
anterior en la que se han retirado las sujeciones del primer tramo
del carril de la vía, y se ha efectuado su posterior elevación. En
esta figura se muestra en detalle los puntos sobre los que apoya el
carril tras realizar la elevación del mismo, que definen un segundo
tramo comprendido en el primer tramo y en la que ambos tramos
presentan el mismo punto central.
Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del
aparato de la invención y de su aplicación en el punto central para
efectuar la medida de las tensiones longitudinales del carril.
Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva de
la base del aparato de la figura anterior.
Figura 5.- Muestra una vista lateral de la base,
con las varillas, perfiles angulares y galgas para mostrar la
forma en la que se efectúa el centrado del carril y poder aplicar
posteriormente la fuerza sobre el eje longitudinal inferior del
mismo. En esta figura no se ha representado el cilindro hidráulico
con la célula de carga para facilitar la comprensión del
centrado.
Figura 6.- Muestra una vista del conjunto del
cilindro hidráulico con la bomba de accionamiento y la célula de
carga con el medidor de la fuerza que se ejerce.
Figura 7.- Muestra una vista en planta de los
perfiles angulares en los que se aprecia claramente el cajeado a
través del cual se dispone el cilindro hidráulico y célula de carga
para aplicar la fuerza sobre el eje central inferior del
carril.
A continuación se realiza una descripción de la
invención basada en las figuras anteriormente comentadas.
Mediante la invención se efectúa la medida de
tensiones longitudinales en los carriles 1 de las vías férreas que
se encuentren en tracción, lo que obliga a realizar estas medidas
cuando la temperatura de carril se encuentra por debajo de la de
libre esfuerzo, cuya magnitud se trata de determinar. Por
consiguiente, como la temperatura de libre esfuerzo es un parámetro
desconocido se ha de trabajar con temperaturas de carril bajas que
aseguran que las tensiones longitudinales que soportan son de
tracción.
Para efectuar la medida, el procedimiento de la
invención prevé retirar las sujeciones del carril 1 que se incluyen
en las traviesas 2, en un primer tramo delimitado por los puntos A
y B, de forma que el centro P del primer tramo quede situado entre
las traviesas centrales 2a del primer tramo A-B.
Las sujeciones situadas fuera del primer tramo de medida a partir
de los puntos A y B, ambas incluidas; se han de mantener con el
apriete adecuado.
Seguidamente se macea el primer tramo
comprendido entre los puntos A y B para homogeneizar sus tensiones
longitudinales, y mediante gatos hidráulicos se levanta el carril 1
elevándose respecto de las traviesas 2 y 2a para a continuación
apoyar el carril sobre dos puntos C y D que definen un segundo
tramo comprendido dentro del primer tramo, y que presenta el mismo
centro P que el primer tramo.
El apoyo del carril 1 en los puntos C y D se
efectúa mediante rodillos 3 previstos sobre unas láminas 4 que se
ubican en la parte superior de las traviesas 2b correspondientes a
los puntos C y D, de manera que el carril 1 queda apoyado en los
rodillos 3 ubicados en los puntos C y D.
A continuación se retira el balasto ubicado bajo
el carril 1 entre las dos traviesas 2a donde se encuentra el punto
central P en el que se ha de aplicar una fuerza vertical mediante el
aparato que a continuación se describe.
Dicho aparato comprende una base 5 en la que se
encuentran fijadas dos varillas 6 en cuyo extremo se retiene un
perfil angular 7. Además en la base 5 se incorpora una ranura 8 de
introducción de una varilla 6a en cuyo extremo se soporta un perfil
angular 7a, para lo que el extremo inferior de la varilla 6a está
dotado de una arandela 9 y un casquillo 10 que se retienen en un
alojamiento 11 previstos en la parte inferior de la base 5 en
correspondencia con el fondo de la ranura 8 para definir un
alojamiento estable de la varilla 6a; y todo ello de manera que los
perfiles angulares 7, 7a quedan dispuestos paralelos y
horizontales.
Además, sobre la base 5 se ha previsto un perfil
angular 12 que constituye un medio de posicionado de un cilindro
hidráulico 13 que está conectado a la correspondiente bomba 14 con
su actuador 15 para poder aplicar una fuerza F al carril 1 de la
forma que será descrita con posterioridad.
Los perfiles angulares 7 y 7a están dotados de
cajeados 24 que permiten ubicar el cilindro hidráulico 13 junto con
la célula de carga 16.
Además sobre el cilindro hidráulico 13 se acopla
una célula de carga 16, para realizar la medida de la fuerza
aplicada sobre el carril 1, y que incluye el correspondiente
dispositivo electrónico 17 con pantalla a través de la cual se
visualiza la fuerza vertical aplicada.
La fuerza vertical sobre el carril 1 ha de
aplicarse en su eje central longitudinal en el punto P, para lo que
en el borde superior de los perfiles angulares 7 y 7a se disponen
cuatro galgas 18 que posibilitan el centrado del patín 1b del
carril 1 de manera que al ubicarse el cilindro hidráulico 13 junto
con la célula de carga 16 en la ubicación definida por el perfil
12, el saliente central de la célula de carga 16 queda situado en el
eje central longitudinal del patín 1b del carril 1.
Además sobre el perfil angular 7 se ha fijado un
calibre de pie de rey digital 19 y se prevé un elemento de
referencia 20 constituido por una base magnética 21 y un vástago
22, para realizar medidas de desplazamiento tal y como será
descrito con posterioridad.
Para realizar la medida de la tensión
longitudinal se sitúa la base 5 bajo el patín 1b del carril 1 de
forma que éste quede centrado respecto al saliente de la célula de
carga 16, de la manera que fue descrita con anterioridad, y
mediante las galgas 18. En este punto cabe señalar que las galgas
18 tendrán las dimensiones adecuadas para adaptar el aparato a las
diferentes anchuras de patín 1b existentes convencionalmente. Así,
por ejemplo, en la realización las galgas 18 tienen dos anchos
diferentes para permitir el centrado de dos anchos de carril
distintos, de forma que se garantiza que la instalación sea
idéntica para cada uno de ellos.
Una vez realizado el centrado del carril, la
base magnética 21 se dispone en el centro del alma 1a del carril
1. A continuación se desplaza el cursor del calibre hasta que queda
en contacto con el vástago 22. Esta posición señala el punto de
comienzo de la medida, es decir, el "cero" de la misma. Dado
que el calibre 19 cuenta con puesta a "cero" automática, en
esta posición es en la que ha de activarse.
A continuación el procedimiento de la invención
prevé aplicar una fuerza vertical en el eje central longitudinal
del patín 1b del carril 1, activando el actuador 15 de la bomba 14,
y se mide con la célula de carga 16 la fuerza aplicada y mediante
el calibre 19 se obtiene el desplazamiento que produce la
aplicación de esta primera fuerza.
Seguidamente se aplica una segunda fuerza
midiéndose el valor de la misma y el desplazamiento que provoca,
pudiéndose aplicar tres o más fuerzas, de manera que se representa
la gráfica correspondiente a la fuerza aplicada respecto al
desplazamiento sufrido, gráfica que viene determinada por una recta
de la que se calcula su pendiente a partir de la cual, aplicándole
una expresión lineal, se obtiene la tensión longitudinal del carril
1, dada en grados centígrados equivalentes.
Seguidamente se mide la temperatura del carril
con un termómetro de contacto, para obtener la temperatura de
libre esfuerzo del carril, para lo que se suma el valor de la
temperatura medida del carril a la tensión longitudinal del carril
en grados centígrados equivalentes obtenida según fue descrito con
anterioridad.
La expresión lineal que se aplica a la pendiente
obtenida para calcular la tensión longitudinal del carril, también
es una recta que depende del tipo de carril y de las distancias
entre los puntos P, A, B, C y D.
* Los perfiles angulares 7 y 7a están dotados de
cajeados 24 que permiten ubicar el cilindro hidráulico 13 junto
con la célula de carga 16.
Claims (9)
1. Aparato de medida de tensiones longitudinales
de carril en vías férreas, caracterizado porque comprende
medios de aplicación de una fuerza vertical sobre un carril de una
vía que incluyen:
- -
- una base (5) que se sitúa bajo el carril (1) y que está dotada de medios (12) de colocación de un cilindro hidráulico;
- -
- dicha base (5) incluye unas varillas verticales (6) de sujeción de dos perfiles angulares (7, 7a) paralelos y horizontales, en los que se han dispuesto medios de centrado (18) del carril (1) para aplicar la fuerza vertical en su eje inferior central;
- -
- medios de medida de la fuerza vertical aplicada;
- -
- y medios de medida del desplazamiento vertical que experimenta el carril (1) en el punto (P) en el que se aplica la fuerza vertical.
2. Aparato de medida de tensiones longitudinales
de carril en vías férreas, según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de medida de la fuerza
vertical aplicada están constituidos por una célula de carga (16)
dispuesta sobre el cilindro hidráulico (13).
3. Aparato de medida de tensiones longitudinales
de carril en vías férreas, según reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de medida del desplazamiento
vertical que experimenta el carril (1) al aplicar una fuerza
vertical, comprenden un calibre (19) sujeto en uno de los perfiles
angulares (7, 7a) y un elemento de referencia (20) que se adhiere
al alma (1a) del carril (1).
4. Aparato de medida de tensiones longitudinales
de carril en vías férreas, según la reivindicación 3,
caracterizado porque el calibre (19) es un calibre pie de
rey digital.
5. Aparato de medida de tensiones longitudinales
de carril en vías férreas, según las reivindicaciones 3 ó 4
caracterizado porque el elemento de referencia (20)
comprende una base magnética (21) que se adhiere al alma (1b) del
carril (1) y de la que emerge un vástago (22) que se sitúa
perpendicular al alma (1a) del carril (1) y con el que se hace
contactar el cursor (23) del calibre (19) para establecer la
referencia de medida.
6. Aparato de medida de tensiones longitudinales
de carril en vías férreas, según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de centrado (18) del carril
(1) están constituidos por galgas (18) que se colocan en el borde
superior de los perfiles angulares (7, 7a) y que contactan con el
borde del patín (1b) del carril (1).
7. Aparato de medida de tensiones longitudinales
de carril en vías férreas, según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
medios de elevación de un primer tramo (A-B) de
carril, del que previamente se han retirado sus sujeciones, y
medios de apoyo (3, 4) del carril (1) en dos puntos
(C-D) incluidos en el primer tramo del carril (1)
elevado, para aplicar la fuerza vertical en el centro del primer
tramo.
8. Aparato de medida de tensiones longitudinales
de carril en vías férreas, según la reivindicación 7,
caracterizado porque los medios de apoyo comprenden rodillos
(3) dispuestos sobre una lámina (4) que se sitúa sobre las
traviesas (2b).
9. Aparato de medida de tensiones longitudinales
de carril en vías férreas, según una cualquiera reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los perfiles angulares (7,
7a) comprenden en su tramo inferior sendos cajeados (24) de
ubicación del cilindro hidráulico (13) con la célula de carga
(16).
Priority Applications (2)
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| ES200701055A ES2322832B1 (es) | 2007-04-19 | 2007-04-19 | Aparato de medida de tensiones longitudinales de carril en vias ferreas. |
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Publications (2)
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| Title |
|---|
| KOOB M.J. "{}The development of a vibration technique for estimation of neutral temperature in continuously welded railroad rails"{}, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2005, [Recuperado el 15.07.2008] Recuperado de internet: <http://cee.uiuc.edu/railroad/CEE/pdf/Thesis/Koob%20MS%20thesis% 20(final).pdf>; páginas 16-18. * |
| KOOB M.J. "The development of a vibration technique for estimation of neutral temperature in continuously welded railroad rails", University of Illinois at Urbana-Champaign, 2005, [Recuperado el 15.07.2008] Recuperado de internet: <http://cee.uiuc.edu/railroad/CEE/pdf/Thesis/Koob%20MS%20thesis% 20(final).pdf>; páginas 16-18. * |
| VORTOK INTERNATIONAL Brochure, 2006, [Recuperado el 15.07.2008] Recuperado de internet: <http://www.vortok.co.uk/ ProductBrochures/Verse/Spanish%20VERSE%20Brochure.pdf>; todo el documento. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008129105A1 (es) | 2008-10-30 |
| ES2322832B1 (es) | 2010-04-19 |
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