TRAVIESA DE FERROCARRIL
CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con una traviesa de ferrocarril, del tipo que comprende: un bloque rígido que presenta una cara inferior, y una cara superior destinada a recibir al menos un riel longitudinal, una calza destinada a recibir el bloque rígido en forma de un casco rígido que comprende un fondo y un reborde periférico que bordea el fondo, una placa elástica colocada entre la cara inferior del bloque rígido y el fondo de la calza. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las traviesas son frecuentemente utilizadas para efectuar la colocación de una vía férrea sin grava, por ejemplo, en o sobre un trabajo tal como un túnel o un viaducto, que ofrece como soporte a las traviesas una capa de cemento o losa. La EP-A-0 919 666 describe una traviesa de ese tipo. La calza rígida está empotrada en una losa en hormigón, con la que forma un montaje rígido. Cada riel reposa generalmente sobre un elemento de apoyo elástico, colocado entre cada riel y el bloque rígido.
Los elementos de apoyo elásticos forman de este modo una REF. : 184785
primera capa elástica. Esos pueden ser montados al momento de la colocación de la vía, o probablemente, por ejemplo, al momento del montaje de la traviesa. La placa elástica colocada entre el bloque y la calza rígida forman con respecto a ella una segunda capa elástica . Las vibraciones generadas por los rieles al paso de trenes son esencialmente amortiguados al nivel de la primera y la segunda capas elásticas. Sin embargo, la atenuación de las vibraciones mecánicas al paso del tren de ese sistema de vía que es conocido hasta ahora, no es totalmente satisfactoria. En efecto, la frecuencia de corte y la ganancia de inserción son más importantes que las de por ejemplo un sistema de vía sobre losas flotantes. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención tiene como propósito mejorar ' los desempeños de atenuación de vibraciones de la traviesa citada anteriormente, especialmente en una gama de frecuencias cercanas a 250 Hz, la que se considera que puede generar daños en las construcciones ambientales, para limitar la fatiga y las molestias sufridas por el sistema de vía. Para ese efecto, la invención tiene por objeto una traviesa del tipo citado anteriormente, caracterizada porque la placa elástica tiene una rigidez dinámica k2 comprendida
entre 6kN/mm y 10 k /nm, de preferencia entre 6k /mm y 8 k /mm. Las siguientes son otras características de la invención : - la placa elástica comprende una cara superior sensiblemente plana y una cara inferior sensiblemente plana; - el bloque comprende cuatro caras periféricas que empalman la cara superior a la cara inferior, comprendiendo la traviesa segmentos elásticos colocados entre cada cara periférica del bloque y el reborde periférico de la calza; - los segmentos elásticos comprenden al menos dos segmentos elásticos longitudinales donde la rigidez dinámica está comprendida entre 20 kN/mm y 25 kN/mm, y al menos dos segmentos elásticos transversales donde la rigidez dinámica está comprendida entre 15 kN/mm y 18 kN/mm; - la traviesa comprende, sobre la cara superior de bloque rígido, un elemento de apoyo elástico donde la rigidez dinámica está comprendida entre 120 kN/mm y 300 kN/mm, de preferencia entre 200 kN/mm y 300 kN/mm, siendo el elemento de apoyo elástico proporcionado para recibir el riel en apoyo; - la traviesa comprende un bloque único y una calza única; - el bloque tiene una masa comprendida entre 350 kg y 450 kg, de preferencia entre 400 kg y 450 kg;
- la traviesa comprende dos bloques, dos calzas respectivamente asociadas y un tirante transversal unido a los dos bloques; y - cada bloque tiene una masa comprendida entre 100 kg y 150 kg, de preferencia entre 130 kg y 150 kg. La invención tiene igualmente por objeto un tramo de vía férrea caracterizado porque comprende una traviesa como la descrita más adelante y al menos un riel en apoyo sobre la traviesa. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención será comprendida mejor tras la lectura de la descripción siguiente, donde, a título de ejemplo, se hará referencia a figuras, en las cuales: - la figura 1 es una vista esquemática en corte transversal de un tramo de vía férrea según un primer modo de realización; la figura 2 es una vista esquemática más detallada en corte transversal de la traviesa de la figura 1; - la figura 3 es una vista esquemática en corte longitudinal de la traviesa de las figuras 1 y 2 ; - la figura 4 es un esquema que modela el tramo de vía férrea de la figura 1; la figura 5 es una gráfica que ilustra los desempeños acústicos de una traviesa según la invención; y - la figura 6 es una vista análoga a la figura 1 de
un tramo de vía férrea según un segundo modo de realización. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Un tramo de vía férrea 2 según el primer modo de realización de la invención es ilustrado de forma esquemático en la figura 1. El tramo 2 comprende dos rieles longitudinales 4 fijos sobre una traviesa 8. La traviesa 8 comprende un único bloque rígido en grava 9 y dos elementos de apoyo 10 elásticos colocados en cada carril 4 y el bloque 9. Por conveniencia, los rieles longitudinales 4 definen una referencia de longitudinalidad. Los elementos de apoyo elásticos 10 tienen una forma sensiblemente paralelepípeda . En el ejemplo ilustrado en la Figura 1, su longitud es sensiblemente igual a la amplitud de la base de un riel 4, y su longitud es sensiblemente igual a la amplitud del bloque 9. Los elementos de apoyo elásticos 10 son bordeados por un hueco 12 respectivo del bloque 9. El perfil de cada hueco 12, en corte transversal, es sensiblemente rectangular. La longitud y la longitud de cada hueco 12 son, en el ejemplo ilustrado en la figura 1, sensiblemente iguales a la longitud y la amplitud de un elemento de apoyo elástico 10, respectivamente . Los elementos de apoyo elásticos 10 son por ejemplo pegados a la traviesa 8. Cada riel 4 es unido al bloque 9 por medio de
uniones de riel (no representadas) que impiden el desplazamiento transversal total del riel con relación al bloque 9 y unen el riel 4 con el bloque 9 y con cada elemento de apoyo elástico 10. En todo lo siguiente, considerando la gama de frecuencias consideradas (inferiores o iguales a 250 Hz) , toda la rigidez dinámica es considerada como una constante sensiblemente igual a 130% de la rigidez estática. Los elementos de apoyo elásticos 10 forman una primera capa elástica 14 de rigidez dinámica vertical kl como la que se muestra en la Figura 4. En efecto, cada riel 4 se muestra como si estuviera en suspensión sobre una primera extremidad de un resorte 16 de rigidez dinámica kl . La segunda extremidad del resorte 16 se encuentra en el bloque 9. Cada elemento de apoyo elástico 10 tiene una rigidez dinámica kl comprendida entre 120kN/mm y 300kN/mm, de preferencia entre 200kN/mm y 300kN/mm. El material usado para cada elemento de apoyo elástico 10,es por ejemplo de caucho, poliuretano o todos los materiales elásticos. La traviesa 8 de la figura 1, ilustrada en forma detallada en las figuras 2 y 3, comprende una calza 20 destinada a recibir el bloque 9, una placa elástica 22 colocada en un plano sensiblemente horizontal entre el bloque 9 y la calza 20, y cuatro segmentos elásticos 24, 26,
colocados en un plano sensiblemente vertical al bloque 9 y la calza 20. El bloque 9 con una forma sensiblemente paralelepípedo, y que comprende esencialmente una cara superior 32, una cara inferior sensiblemente plana 34 que sirve de apoyo, y cuatro caras periféricas 36, 38 unidas a la cara superior 32 y a la cara inferior 34 intermedio, respectivamente, de un redondeo 44 y un bisel 46. Las caras periféricas 36, 38 comprenden dos caras periféricas longitudinales 36 y dos caras periféricas transversales 38. Las caras periféricas 36, 38 comprenden cada una, una cara inferior sensiblemente plana 36A, 38A, una cara superior sensiblemente plana 36B, 38B, y una parte intermedia sensiblemente plana 36C, 38C teniendo cada parte inferior 36A, 38A a su parte superior respectiva 36B, 38B. Las partes superiores longitudinales 36B y las partes superiores transversales 38B convergen mutuamente hacia lo alto. Las partes superiores longitudinales 36A y las partes superiores transversales 38A convergen mutuamente hacia la base. Las partes intermedias longitudinales 36C y las partes intermedias transversales 38C convergen mutuamente hacia la base en forma de un ángulo con relación a un plano vertical más importante que cada parte inferior respectiva 36A, 38A. El bloque 9 es elegido con una masa particularmente importante. En efecto, esa masa está comprendida entre 350 kg
y 450 kg, de preferencia entre 400 kg y 450 kg. El aumento de la masa del bloque 9 se obtiene clásicamente por la adición de elementos metálicos en el hormigón. La calza 20 está formada de un casco sensiblemente rígido. La calza 20 comprende esencialmente un fondo 48 y un reborde periférico continuo 50 que se alarga hacia el fondo 48. El fondo 48 presenta una cara superior 52 sensiblemente plana y rectangular. El reborde periférico 50 de la calza 20 comprende cuatro paneles 54, 56 que comprenden dos paneles longitudinales 54, 56 respectivamente a las caras longitudinales 36 del bloque 9 y dos paneles transversales 56 asociados respectivamente a las caras transversales 38. Cada panel 54, 56, comprende una cara interna respectiva 62, 64. Cada cara interna 62, 64 comprende un alojamiento 66, 68 sensiblemente paralelepípedo destinada para recibir cada un de los segmentos elásticos 24, 26. Los alojamientos 66, 68 son sensiblemente paralelos a las partes inferiores respectivas 36A, 38A, de las caras periféricas 36, 38 del bloque 9. Cada alojamiento 66, 68 presenta una periferia rectangular definida por un reborde periférico continuo 66A, 68A. Cada alojamiento 66, 68 tiene igualmente sensiblemente la misma altura y sensiblemente la misma longitud que la parte inferior 36A, 38A, que su
asociado . Cada cara interna 62, 64 comprende una parte superior 62A, 64A plana y donde la inclinación con relación a la vertical se sensiblemente igual o superior de las partes intermedias respectivas 36C, 38C de las caras periféricas 36, 38 del bloque 9. Las partes superiores 62A, 64A tiene sensiblemente la misma altura que las partes intermedias respectivamente asociadas 36C, 38C del bloque 9. Las partes superiores 62A, 64A de las caras internas 62, 64 de los paneles 54, 56 se empalman a bordes superiores continuos 70 del reborde 50. El borde superior 70 presenta, en el ejemplo ilustrado en las figuras 2 y 3, dos dedos que pueden fijar una junta de estanquidad continua 72. La junta 72 es por ejemplo de caucho natural o sintético. Ella crea estanquidad en el bloque 9 y la calza 20 sin dañar el desplazamiento del bloque 9 en la calza 20. Igualmente es posible realizar la junta de estanquidad 72 vaciando un material como silicón o poliuretano, bajo la forma de un cordón continuo. La rigidez de la calza 20 es reforzada por las nervaduras 74 arregladas en relieve en el exterior de los paneles 54, 56, y, en parte, bajo el fondo 48. Ellas son por ejemplo irrupciones de materia con la calza 20. Esas nervaduras 74 pueden presentar toda la forma apropiada y toda disposición apropiada con relación a la calza 20, de hecho
conocidas en el estado de la técnica, especialmente por la EP-A-0 919 666. Ellas presentan, en el ejemplo listado en las figuras 2 y 3, muescas 76 que permiten anclar la calza 20 sobre una armadura. Las nervaduras 74 son, cuando se coloque la vía, insertadas al menos parcialmente en el hormigón. Ellas aseguran de este modo la solidificación de la calza 20 con el hormigón de relleno. En el ejemplo ilustrado en las Figuras 2 y 3, la calza 20 es realizada de una pieza, por moldeo. En una forma no ilustrada, la calza 20 es realizada por el montaje de una pluralidad de cascos parciales como es conocido en el estado de la técnica (por ejemplo la EP-A-0 919 666) . En el caso de una traviesa 8 monobloque según el primer modo de realización de la invención, puede por ejemplo consistir de dos semicascos extremos y de un casco central unido a los dos semicascos extremos . La calza 20 es por ejemplo realizada en material termoplástico moldeado o el hormigón de resina. La placa elástica 22 tiene una forma sensiblemente paralelepípeda y dos caras superiores e inferiores sensiblemente planas para minimizar los problemas mecánicos padecidos por la placa elástica 22 y evitar los problemas de fatiga. Su longitud y su amplitud son sensiblemente iguales respectivamente a la longitud y amplitud de la cara inferior 34 del bloque 9.
Su espesor está comprendido entre 10 mm y 20 mm, de preferencia entre 16 mm y 20 mm. La placa elástica 22 reposa de este modo en un dominio elástico; de modo que corresponde sensiblemente a una tasa de deformación máxima inferior o igual al 40%. La tasa de deformación es la tasa de deformación del espesor de la placa elástica 22 entre un estado libre y un estado bajo carga. La placa elástica 22 forma una segunda capa elástica 78 de rigidez dinámica vertical k2 como la que se ilustra en la figura 4. En efecto, el bloque rígido 9 es mostrado como si estuviera en suspensión sobre las primeras extremidades de dos resortes 80 de rigidez dinámica k2. Las segundas extremidades de los resortes 80 se encuentran sobre la calza 20. La placa elástica 22 según la invención tiene una rigidez dinámica k2 inferior a la rigidez dinámica de los dispositivos clásicos utilizados. En efecto, la rigidez dinámica k2 está comprendida entré 6 kN/mm y 10 kN/mm, de preferencia entre 6 kN/mm y 8 kN/mm. La placa elástica 22 es por ejemplo realizada en un material elastomérico celular. En un modo de realización preferido, la placa elástica 22 tiene una rigidez dinámica vertical k2 sensiblemente uniforme sobre el montaje de su superficie. En otro modo de realización, la placa elástica 22
tiene, en una zona central del bloque 9, una rigidez dinámica vertical k3 inferior o igual a k2. La zona central comprende la mitad del bloque 9 y se extiende transversalmente desde la parte media del bloque 9 hacia las extremidades sensiblemente sobre la mitad de la superficie del bloque 9. En efecto, esa zona central es menos solicitada, y es posible utilizar material más elástico y menos oneroso. La placa elástica 22 puede reposar libremente sobre el fondo 48 de la calza 20. Ella puede de este modo ser fácilmente retirada de la calza 20. De manera ventajosa, la traviesa 8 comprende igualmente una cuña de espesor 82 sensiblemente incompresible, como se ilustra en las figuras 2 y 3. La cuña de espesor 82 tiene una forma sensiblemente paralelepípeda . Su longitud y su amplitud son sensiblemente iguales a la longitud y amplitud de la cara superior 52 del fondo 48 de la calza 20. Su espesor es inferior o igual a 10 mm, de preferencia comprende entre 2 mm y 4mm. La cuña de espesor 82 reposa libremente sobre el fondo 48 de la calza 20. De este modo, ella puede ser retirada fácilmente de la calza 20, o puede ser unida a la calza 20, para ajustar la nivelación de la vía. De manera ventajosa, la placa elástica 22 reposa libremente sobre la cuña de espesor 82. La superficie de la cuña de espesor 82 tiene una
rugosidad suficientemente importante para evitar el deslizamiento de la placa elástica 22 en la calza 20. La rugosidad es por ejemplo obtenida por ejemplo por medio de estrías, de puntas de diamante o de picotas. Cada segmento elástico 24, 26 presenta una cara externa 24A, 26A, una cara interna 24B, 26B y cuatro caras periféricas . Las caras externas 24A, 26A, e internas 24B, 26B tienen las mismas dimensiones y tienen un contorno sensiblemente rectangular. Las caras externas 24A, 26A, e internas 24B, 26B tienen una longitud y una longitud sensiblemente iguales, respectivamente, a la longitud y amplitud de los alojamientos respectivos 66, 68 del reborde periférico 50 de la calza 20. Los segmentos elásticos 24, 26 son depositados en los alojamientos respectivos 66, 68. Ellos son por ejemplo mantenidos gracias al roce entre las caras periféricas de los segmentos elásticos 24, 26 y el reborde periférico 66A, 68A de cada alojamiento 66, 68. Los segmentos elásticos 24, 26 pueden de este modo ser retirados fácilmente. La retención de cada segmento elástico 24, 26 puede igualmente ser asegurada por la inclinación mutua. Por ejemplo, los alojamientos 66, 68 comprende ranuras y los segmentos elásticos 24, 26 comprenden acanaladuras complementarias.
Los segmentos elásticos 24, 26 tienen un espesor superior a la profundidad de los alojamientos 66, 68 que sobresale con relación a los rebordes 66A, 68A. Las caras internas 24B, 26B se apoyan simplemente contra las partes inferiores respectivas 36A, 38A de las caras periféricas 36, 38 del bloque rígido 9. Como se ilustra en las figuras 2 y 3, las caras internas 24B, 26B están provistas de ranuras que aumentan su elasticidad. Los segmentos elásticos 24, 26 tienen una rigidez dinámica comprendida entre 12k /mm y 25k /mm. Ellos son realizados por ejemplo de caucho, poliuretano o todos los otros materiales elásticos. En los segmentos longitudinales 24 que corresponden a las caras periféricas longitudinales 36 son sometidos a esfuerzos más importantes que los segmentos transversales 26 que corresponden a las caras periféricas transversales 38. De este modo, los segmentos longitudinales 24 pueden ser elegidos, de manera ventajosa, con una rigidez dinámica superior a los de los segmentos transversales 26. De este modo, los segmentos longitudinales 24 tienen por ejemplo una rigidez dinámica comprendida entre 20kN/mm y 25k /mm, en tanto que los segmentos transversales 26 tienen un radio dinámico comprendido entre 15k /mm y 18k /mm. En condiciones normales de funcionamiento, los
segmentos elásticos, 24 , 26 , mantienen el bloque 9 a una distancia de las caras internas 62 , 64 de la calza 20 . Los segmentos elásticos 24 , 26 , permiten de este modo un amortiguamiento horizontal del bloque 9 . Ese amortiguamiento horizontal se desacopla del amortiguamiento vertical obtenido gracias a los elementos de apoyo elástico
y la placa elástica 22 . Se notará que el número de segmentos elásticos no es limitante. La traviesa 8 , puede por e emplo comprender, en cada costado del bloque 8 , dos segmentos transversales 34 uno al lado del otro . La figura 5 ilustra los funcionamientos acústicos de una traviesa según la invención y de una traviesa conocida. La figura 5 representa una ganancia de inserción en función de la frecuencia. La ganancia de inserción es aquí la relación expresada en dB entre el valor de una magnitud métrica (velocidad, aceleración, fuerza, etc.) obtenida con la introducción de una placa elástica y la obtenida sin ella
(véase N ISO 14837 -1 : 2005 ) . En el ejemplo considerado, se refiere a la fuerza ejercida sobre la calza 20 . Una reducción del valor de la magnitud métrica será expresada por un signo negativo de ganancia de inserción. Además, la frecuencia de corte es la frecuencia a partir de la cual se observa globalmente una disminución de la ganancia de inserción.
Kldin con elatina es la rigidez dinámica de los elementos de apoyo elástico 10, k2din es la rigidez dinámica de la placa elástica 22, M es la masa del bloque 9. La curva que ilustra la ganancia de inserción en función de la frecuencia para k2din=21.3MN/m, M=200 kg, kldin=150 MN/n constituye una curva de referencia SI que ilustra el desempeño del dispositivo conocido. Una segunda curva ilustra los desempeños de una traviesa según la invención donde k2din=8M /n, M=400 kg et kldin=270 MN/m. Entre 0 y 10 Hz, los desempeños de atenuación de las vibraciones son sensiblemente los mismos. Entre 10 y 25 Hz, la ganancia de inserción es superior a cualquiera de dB con relación a la curva SI. Entre 25 Hz y 250 Hz, la ganancia de inserción es inferior a la pluralidad de dB con relación a la curva SI. Además, la frecuencia de corte es inferior con relación a la curva SI (20 Hz en lugar de 32 hz) . De este modo, entre 25 Hz y 250 Hz, los desempeños de una traviesa según la invención son sensiblemente menores. En un segundo modo de realización ilustrado en la figura 6, las traviesa 108 comprende dos bloques rígidos 109 unidos por un tirante 18 . En la medida en que la traviesa de bloque 108 presenta dos grandes similitudes con la traviesa monobloque 8, regresando a la Figura 6, las mismas referencias que las figuras 1 a 4, se incrementan todas en sí.
El alojamiento de las calzas 120 está adaptado para recibir los bloques 109. En el mismo para los segmentos transversales 126 y las plantillas elásticas 122. Las figuras 2 y 3, que ilustran una traviesa monobloque 8, son igualmente una perfecta ilustración de una traviesa 108. La diferencia principal entre la traviesa monobloque 8 y la traviesa de bloque 108 reside en la presencia de un tirante 184 que penetra los dos bloques 109. La disminución de la rigidez dinámica k2 de las plantillas elásticas 122 y/o el aumento de la masa de los bloques 109 genera un momento de flexión longitudinal importante . De este modo, el tirante 184 tiene una forma adaptada para obtener una fuerte inercia. Esta se refiere por ejemplo a una forma de escuadra o cilindrica. El tirante 184 tiene por ejemplo igualmente una sección comprendida entre 800 mm2 y 1500 mm2 y un espesor comprendido entre 6 mm y 10 mm. Ella puede por ejemplo realizarse de acuerdo a la norma EN 13230-3. Cada bloque 109 tiene una masa comprendida entre
100 kg y 150 kg, de preferencia entre 130 kg y 150 kg. Se notará que la traviese monobloque 8 soporta particularmente fácilmente los daños mecánicos suplementarios resultantes de la invención. Se comprenderá que una traviesa según la
invención, la disminución de la rigidez dinámica k2 de la placa elástica 22, 122 permite obtener mejores desempeños de atenuación de las vibraciones, especialmente abatir la frecuencia de corte y abatir la ganancia de inserción entre 25 Hz y 250 Hz . El aumento de la masa del bloque 9, 109 permite igualmente, para una rigidez dinámica k2 de la placa elástica 22, 122 abatir la frecuencia de corte y mejorar el desempeño de la traviesa 8, 108 en las bajas frecuencias. Sin embargo, por encima de una cierta masa, los problemas mecánicos padecidos por la traviesa 8, 108 se vuelven muy importantes. El aumento de la rigidez mecánica kl, de los elementos de apoyo elástico 10, 110 abate la ganancia de inserción entre 200 Hz y 250 Hz y desplaza la frecuencia de resonancia hacia frecuencias más elevadas, siendo la frecuencia de resonancia en la frecuencia para la cual se observa un aumento de la ganancia de inserción. La invención permite obtener desempeños de atenuación de las vibraciones obtenidos con una loza flotante donde la frecuencia de cortes se sitúa entre 14 Hz y 20 Hz y donde la ganancia de inserción a -25dB se sitúa en 63 Hz . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.