ES2667329T3 - Vía férrea sin balasto - Google Patents

Abstract

Vía férrea que comprende dos raíles (7, 8) esencialmente paralelos y una estructura de soporte de hormigón, la estructura de soporte que comprende soportes (3, 5) de raíl que sobresalen, que son solidarios a una solera (11) de hormigón que descansa sobre el suelo o sobre un cimiento y que forma una garganta esencialmente continua entre los dos raíles, los soportes de raíl(3, 5) que consisten cada uno en un refuerzo que sobresale continuo o una viga, solidaria a la solera (11) de hormigón, los soportes (3, 5) de raíl que comprenden aberturas (31, 33) que los atraviesan en el sentido transversal a la vía, con preferencia situadas unas enfrente de otras, caracterizado porque las aberturas (31, 33) se estrechan del exterior hacia el espacio interior comprendido entre los dos raíles (7, 8).

Description

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DESCRIPCION

Vía férrea sin balasto

La presente invención se refiere a una vía férrea, en particular una vía férrea que descansa en una base o plataforma, tal como el suelo, sin balasto, y en el cual los raíles están dispuestos sobre una construcción de material duro, tal como hormigón armado. Se refiere del mismo modo a módulos de vía férrea prefabricados que pueden ser ensamblados con el fin de constituir una vía férrea de material duro para colocar sobre una solera o una plataforma tal como el suelo, sin la utilización de balasto.

Antecedentes tecnológicos

En una vía férrea clásica, los raíles están fijados a traviesas de madera, de hormigón, en particular hormigón pretensado, metálicas o compuestas de bloques de hormigón conectados por un separador metálico. Las traviesas mantienen el ancho de los raíles y la inclinación deseada de la vía. Se colocan o se integran en una capa de balasto constituida por rocas duras trituradas y que transmiten la carga al balasto y por tanto al suelo. El espesor de la capa de balasto es una función de la carga y la intensidad del tráfico y es del orden de 30 a 50cm. El balasto mantiene la nivelación de la vía y asegura una posición estable en el plano de la vía, resistiendo los esfuerzos trasversales que tienden a reformar el trazado y los esfuerzos longitudinales. El balasto debe ser permeable al agua y asegurar una elasticidad apropiada.

En el caso de vías férreas constituidas en regiones arenosas, como las dunas del desierto, la arena o cualquier otro material en suspensión, en caso de viento o de forma más particular de una tormenta de arena, tiene tendencia a llenar los huecos entre la grava del balasto. Esto resulta en una pérdida de elasticidad y permeabilidad del balasto lo cual conduce a tener que limitar la velocidad de funcionamiento y aumentar las frecuencias de mantenimiento. También resulta en una reducción importante de la duración de la vida de la vía. Los costes de mantenimiento y/o de reemplazo del balasto son por tanto elevados. Además, la arena rellena fácilmente el espacio entre los raíles y en caso de tormenta puede recubrir totalmente la vía férrea, lo que hace que sea difícil, peligrosa e incluso imposible cualquier circulación de un vehículo ferroviario.

En el caso de vías férreas construidas en regiones cubiertas de nieve, la nieve tiene la tendencia a introducirse en el balasto e inmovilizarlo por congelación, disminuyendo por tanto la elasticidad del soporte. Además en caso de tempestad, la nieve puede recubrir totalmente la vía férrea, lo que hace que el tráfico sea peligroso, incluso imposible.

Se conocen del mismo modo vías férreas de hormigón, cuyo balasto ha sido reemplazado al menos en parte por una base de hormigón armado; véase, los documentos EP-0576392, WO2008/025854, WO2008/138913 y CA-776524. Dichas vías férreas, en particular aquellas en las que los raíles están integrados en el hormigón, se han utilizado con el fin de facilitar el paso de los coches o los peatones o en túneles ferroviarios, véase Pragal, Portugal, estación de Atocha-Madrid.

Cuando los raíles están integrados en el hormigón, la elasticidad del soporte de los raíles se asegura generalmente mediante elementos de materiales elastómeros. Éstos son conocidos por asegurar un aislamiento acústico y eléctrico en el raíl con respecto al hormigón sobre el cual o en el cual descansan los raíles.

Dada la ausencia de balasto, este tipo de vía férrea no presenta los inconvenientes citados anteriormente en relación con el balasto, pero la acumulación de arena o la acumulación de nieve en la vía sigue siendo un problema.

El documento CA-A-2187041 divulga una vía férrea que comprende dos raíles esencialmente paralelos y una estructura de soporte en hormigón, la estructura de soporte que comprende soportes de raíl que sobresalen, que son solidarios a una solera de hormigón que descansa sobre el suelo y que forma una garganta esencialmente continua entre los dos raíles.

Objetivos de la invención

Uno de los objetivos de la invención consiste en proporcionar una vía férrea de material duro, sin balasto, que permite evitar o al menos retardar de forma significativa la acumulación de arena o la acumulación de nieve durante la exposición a tormentas de arena o tormentas de nieve.

Otro objetivo de la invención consiste en proporcionar un modelo prefabricado que puede ser ensamblado con un módulo similar con el fin de constituir una vía férrea de material duro para colocar sobre una solera o plataforma tal como el suelo, sin la utilización de balasto.

Un objetivo más de la invención consiste en mantener la elasticidad constante de la vía, independientemente de las condiciones climáticas, la arena o la nieve.

Un objetivo suplementario de la invención es reducir los costes de mantenimiento de la vía (compactación, mantenimiento de elementos de fijación) y el coste de cribado del balasto con el fin de extraer las impurezas para proporcionar elasticidad la original a la vía con el fin de alargar la duración de la vida de la vía.

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Descripción de la invención

La invención consiste en una vía férrea que comprende dos raíles esencialmente paralelos y una estructura de soporte de hormigón, la estructura de soporte que comprende soportes de raíl que sobresalen, que son solidarios a una solera de hormigón que descansa sobre el suelo o a un cimiento y que forma una garganta esencialmente continua entre los dos raíles, los soportes del raí que consiste cada uno en un refuerzo continuo o una viga que sobresale, solidaria a la solera de hormigón que descansa sobre suelo o sobre un cimiento, los soportes de raíl que comprende aberturas que las atraviesan en el sentido trasversal a la vía, con preferencia situadas unas enfrente de otras, con el fin de permitir el paso de arena o incluso de nieve en caso de tempestad, y las aberturas se van a estrechar desde fuera hacia la garganta comprendida entre los dos raíles.

Con preferencia, el conjunto comprende los dos refuerzos continuos y la solera es monolítica y está constituida de hormigón armado, particularmente de hormigón pretensado con el fin de poder soportar las cargas estáticas y dinámicas de los vehículos que circulan sobre la vía.

Se ha observado que en caso de una tormenta de arena en particular, la garganta creada entre los dos raíles puede llenarse de arena. Dada la profundidad de la garganta, una cantidad significativa de arena puede acumularse en ella antes de recubrir la vía y hacerla impracticable.

Se ha observado igualmente que cuando se realizan aberturas en los soportes de raíl, el viento expulsa en parte al menos la arena a través de estas aberturas y a través de la garganta evitando o retardando de forma significativa la acumulación de arena en dicha garganta. Las aberturas se estrechan desde el exterior hacia la ranura acentuándose incluso este efecto por el efecto de la tobera por tanto generada.

Además, dada la disposición de una garganta continua y sin obstáculo, la vía férrea de la invención permite una limpieza fácil de la garganta después de la tormenta, en particular con la ayuda de una máquina de manipulación, como por ejemplo una excavadora que puede circular de forma ventajosa sobre la propia vía.

La descripción anterior de las ventajas de la invención en el caso de la utilización de la vía férrea en un entorno altamente arenoso, como el desierto o las dunas, se aplica por analogía también al caso de la utilización de una vía férrea en un medio fuertemente nevado.

Los raíles pueden estar fijados de manera conocida en sí mismos sobre dichos soportes. De forma ventajosa, la parte superior de dichos soportes presenta una sección triangular o trapezoidal o convexa evitando o reduciendo el riesgo de acumulación de arena sobre la cresta del soporte, en las proximidades inmediatas de los raíles.

Según una forma de realización preferida, el raíl está rodeado de una camisa de material elastómero e integrado en el hormigón de soporte del raíl que sobresale. La camisa asegura un alojamiento elástico en el raíl en el sentido perpendicular a la vía así como transversalmente con respecto a la misma, papel que en el estado de la técnica es asegurado por el balasto. La invención permite por tanto evitar las consecuencias nefastas que generan la acumulación de arena y la acumulación de nieve del balasto. No es necesario nunca más prever una fijación metálica del raíl a su soporte de hormigón, el raíl se mantiene sobre su soporte mediante la camisa integrada en el hormigón. Esta disposición permite por tanto evitar las fijaciones metálicas que tienen la tendencia a corroerse. Además, la camisa asegura un aislamiento acústico y eléctrico del raíl.

La camisa puede de forma ventajosa estar constituida de partículas de neumáticos triturados, unidas entre sí por un aglutinante a base de poliuretano, polietileno, por ejemplo polietileno reciclado, u otros aglutinantes adecuados. Se ha observado que el caucho que proviene de neumáticos reciclados ofrece una elasticidad adecuada para este tipo de aplicación. El experto en la técnica adaptará el espesor de la camisa a las exigencias mecánicas impuestas por los coeficientes de seguridad, las cargas estáticas y dinámicas a soportar en cada caso de aplicación. Además, la camisa está destinada a garantizar el aislamiento eléctrico del raíl con respecto a su soporte.

La vía férrea según la invención puede de forma ventajosa estar colocada en su sitio. Según otra forma de realización de la invención, se pueden prever módulos prefabricados que se pueden disponer y montar in situ unos a continuación de otros con el fin de formar una vía continua.

Descripción de las figuras

La invención será descrita más en detalle a continuación en referencia a los dibujos anexos en los cuales:

- La figura 1 es una vista en perspectiva de un módulo de vía férrea según la invención;

- La figura 2 es una representación en sección a la derecha de los soportes según la línea A-A' de la figura 1;

- La figura 3 es una representación en sección a la derecha de eventuales rebaje según la línea B-B' de la figura 1; y

- La figura 4 es una vista lateral de un módulo de vía férrea según la invención.

Descripción detallada de la invención

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La figura 1 representa una sección de la vía férrea según la invención, pero la siguiente descripción también es adecuada para una vía férrea acabada o moldeada in situ o para un elemento de vía prefabricado.

La vía férrea de la invención comprende dos soportes 3 y 5 y dos raíles 7 y 8. Los dos soportes que sobresalen de una losa 11 de solera y que forman con preferencia una sola pieza sobre ella. La misma es de forma ventajosa de hormigón armado, con preferencia pretensado. La losa de solera descansa sobre el suelo o sobre un cimiento adecuado.

Se representan raíles de tipo Vignole; la invención engloba, por supuesto, también otros modelos de raíles, como por ejemplo los raíles de garganta o zanja. Los raíles 7 y 8, están de forma ventajosa integrados en los soportes que sobresalen y mantenidos en posición mediante camisas 13 y 15 de caucho. Las camisas 13 y 15 presentan refuerzos 17, 19, 21 y 23 que la sostienen en su alojamiento practicado en el hormigón de los soportes de raíl. De forma ventajosa, la estructura de hormigón o al menos de los soportes de raíl 3 y 5 o la parte superior de los mismos está moldeada alrededor del raíl correspondiente provisto de su camisa.

Se conocen camisas, en particular por las solicitudes de patente EP-854234, WO2008/138913 y WO2008/025854. Proporcionan un soporte y un alojamiento elástico del raíl, amortiguando las vibraciones y manteniendo los raíles en su lugar sobre el soporte de hormigón. Las camisas pueden consistir de varios elementos ensamblados o pegados sobre los raíles de manera que forman un aislamiento eléctrico con respecto al soporte de hormigón. Pueden igualmente consistir en una sola pieza de longitud definida, por ejemplo extruida, y que se desliza sobre el raíl antes de la colocación del mismo mediante moldeado del soporte de hormigón. Del mismo modo se puede extruir la camisa en su lugar, eventualmente directamente alrededor del raíl, antes de la disposición adecuada por moldeo del soporte de hormigón.

Se han utilizado diversos materiales para las camisas. Se han obtenido buenos resultados con partículas de caucho de neumáticos triturados unidas con un aglutinante a base de poliuretano o de polietileno, con preferencia polietileno reciclado. Por tanto se puede ajustar la elasticidad de la camisa en función de su espesor practicando agujeros o aberturas en el núcleo del material, sin por tanto afectar a las funciones de alojamiento elástico y de aislamiento de la camisa.

El extremo superior de los soportes del raíl presenta de forma ventajosa una sección circular o trapezoidal o convexa con el fin de reducir el riesgo de acumulación de arena o de nieve sobre los soportes, en las proximidades de los raíles. En este caso, la camisa dispone en su parte superior de una forma y sección adaptadas a la forma del soporte.

Según una forma de realización ventajosa de la invención, y como se puede ver en particular en las figuras 1, 3 y 4 se practican aberturas en los soportes que sobresalen. Estas atraviesan dichos soportes 3 y 5 transversalmente con respecto a la vía. Con preferencia, las aberturas 31 y 33 de los dos soportes de raíl están enfrentadas. Además, y como se representa en la figura 4, las aberturas 31 y 33 se estrechan desde el exterior al interior. De manera que forman una tobera que acelera el viento cargado de arena y que favorece por tanto el paso del viento y de la arena por debajo de los raíles. Cuando la tormenta de arena o la tormenta de nieve persisten y se llenan las aberturas, la garganta formada entre los dos soportes 3 y 5 del raíl sirven de depósito intermedio lo que permite acumular la arena durante un cierto periodo de tiempo y retardar por tanto de forma significativa la acumulación de arena y la acumulación de nieve en la vía.

Los dos soportes 3, 5 de raíl forman una garganta continua cuya profundidad será definida siguiendo los criterios de acumulación de arena o de acumulación de nieve locales. En caso de acumulación de arena o de acumulación de nieve, esta puede ser limpiada o vaciada bastante fácilmente, en particular con la ayuda de una máquina de manipulación, como por ejemplo una excavadora que circula sobre la vía. El experto en la técnica apreciará que son posibles diversas variantes sin por tanto alejarse de las características esenciales de la invención, como se define en las reivindicaciones.

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   REIVINDICACIONES

   1. Vía férrea que comprende dos raíles (7, 8) esencialmente paralelos y una estructura de soporte de hormigón, la estructura de soporte que comprende soportes (3, 5) de raíl que sobresalen, que son solidarios a una solera (11) de hormigón que descansa sobre el suelo o sobre un cimiento y que forma una garganta esencialmente continua entre los dos raíles, los soportes de raíl(3, 5) que consisten cada uno en un refuerzo que sobresale continuo o una viga, solidaria a la solera (11) de hormigón, los soportes (3, 5) de raíl que comprenden aberturas (31, 33) que los atraviesan en el sentido transversal a la vía, con preferencia situadas unas enfrente de otras, caracterizado porque las aberturas (31, 33) se estrechan del exterior hacia el espacio interior comprendido entre los dos raíles (7, 8).
2. 2. Vía férrea según la reivindicación 1, caracterizada porque los soportes (3, 5) del raíl que sobresalen y la solera (11) forman un conjunto monolítico constituido de hormigón armado, en particular de hormigón pretensado.
3. 3. Vía férrea según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la parte superior de dichos soportes (3, 5) presenta una sección triangular o trapezoidal o convexa.
4. 4. Vía férrea según una de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque el raíl (7, 8) está rodeado de una camisa (13, 15), de material elastómero e integrado en el hormigón de soporte (3, 5) de raíl que sobresale.
5. 5. Vía férrea según la reivindicación 4, caracterizada porque la camisa (13, 15) está constituida de partículas de neumáticos triturados, unidas entre ellas mediante un aglutinante, en particular a base de poliuretano, polietileno, por ejemplo polietileno reciclado, u otros aglutinantes adecuados.
6. 6. Vía férrea según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque consiste en un montaje de módulos prefabricados dispuestos y ensamblados unos a continuación de otros.
7. 7. Vía férrea según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la estructura de hormigón está moldeada en su lugar, con preferencia en continuo.
8. 8. Módulo de vía férrea prefabricado que puede ser ensamblado con un módulo similar con el fin de constituir una vía férrea, el módulo que comprende dos raíles (7, 8) esencialmente paralelos y una estructura de soporte de hormigón, la estructura de soporte que comprende soportes (3, 5) de raíl que sobresalen, que son solidarios a una solera (11) de hormigón que descansa sobre el suelo o sobre un cimiento y que forma una garganta esencialmente continua entre los dos raíles, los soportes (3, 5) de raíl que consiste cada uno en un refuerzo que sobresale continuo o una viga, solidario a la solera (11) de hormigón, los soportes (3, 5) de raíl que comprende aberturas (31, 33) que los atraviesan en el sentido transversal a la vía, con preferencia situadas unas enfrente de otras, las aberturas (31, 33) estrechándose desde el exterior hacia el espacio interior comprendido entre los dos raíles (7, 8).
9. 9. Módulo de vía férrea según la reivindicación 8, caracterizado porque los soportes (3, 5) de raíl que sobresalen y la solera (11) forman un conjunto monolítico constituido de hormigón armado, en particular de hormigón pretensado.
10. 10. Módulo de vía férrea según una de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque la parte superior de dichos soportes (3, 5) presenta una sección triangular o trapezoidal o convexa.
11. 11. Módulo de vía férrea según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el raíl (7, 8) está rodeado de una camisa (13, 15) de material elastómero integrado en el hormigón del soporte (3, 5) de raíl que sobresale.
12. 12. Módulo de vías férreas según una de las reivindicaciones 8 a 11 caracterizado porque la camisa (13, 15) está constituida de partículas de neumáticos triturados, unidas entre sí mediante un aglutinante, en particular a base de poliuretano, de polietileno, por ejemplo polietileno reciclado, o de otros aglutinantes adecuados.