PROCEDIMIENTO Y APARATO DE MEDIDA DE TENSIONES

LONGITUDINALES DE CARRIL EN VIAS FéRREAS

OBJETO DE LA INVENCIóN

La invención se refiere a un procedimiento y a un aparato que permiten 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.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIóN

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. DESCRIPCIóN DE LA INVENCIóN

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. 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 vastago que se sitúa perpendicular a dicho alma del carril, de manera que el cursor del calibre se sitúa contactando con el vastago 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.

BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS

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.

DESCRIPCIóN DE LA FORMA DE REALIZACIóN PREFERIDA

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 ₇ 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 Ib 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 Ib 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 vastago 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 Ib 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 Ib 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 la del carril 1. A continuación se desplaza el cursor del calibre hasta que queda en contacto con el vastago 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 Ib 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 1 y la. están dotados de cajeados 24 que permiten ubicar el cilindro hidráulico 13 junto con la célula de carga 16.