Auscultación de ferrocarriles y nuevos cálculos de auscultación de vía en Leica GeoMoS

Autores: Madalina Craciun, Lidija Spiranec, Steve Thurgood, Megan Hansen

Con las cifras del transporte ferroviario en continuo crecimiento, los ferrocarriles deben ser capaces de transportar de manera segura y a tiempo a un número creciente de viajeros y mercancías. No obstante, cuando el envejecimiento de las infraestructuras, la inestabilidad geológica, obras cercanas u otros factores provocan movimientos en cualquier parte del entorno ferroviario, desde las vías hasta la infraestructura de apoyo, el impacto puede ser colosal.

Consideremos un tren de 12 vagones con un peso de hasta 1000 toneladas que viaja a 300 km por hora: al encontrar cambios en la vía, aunque sean pequeños, el tren puede descarrilar, colisionar o averiarse. En el peor de los casos, se puede poner en peligro vidas humanas, y en el mejor, provocar retrasos importantes con costes elevados para la empresa ferroviaria. El impacto también alcanza a los viajeros y empresas que dependen de unos ferrocarriles activos para transportar viajeros y mercancías a tiempo y sin problemas.

La auscultación regular de los ferrocarriles y sus estructuras de apoyo proporciona información que los ingenieros, los operadores de la red ferroviaria y los administradores de las infraestructuras pueden utilizar para mitigar estos riesgos y fomentar la seguridad. Los sistemas de auscultación integrada combinan instrumentos de medición de alta precisión, dispositivos de comunicaciones y software sofisticado para proporcionar información fiable a tiempo real sobre las deformaciones.

En esta opinión de nuestros expertos, la ingeniera de producto de Leica Geosystems y experta en auscultación ferroviaria, Madalina Craciun, resume la auscultación ferroviaria y la solución de Leica Geosystems, incluida la nueva función del software de auscultación Leica GeoMoS que agiliza la configuración y mejora su precisión.

¿Por qué auscultar ferrocarriles y sus infraestructuras cercanas?

Factores comunes que tienen un impacto en los ferrocarriles

Se pueden producir cambios en la geometría de las vías e inestabilidad de las infraestructuras ferroviarias o movimientos de tierras por diferentes factores interconectados.

Los movimientos de tierra para construcciones ferroviarias, incluidos los terraplenes y desmontes, mantienen los gradientes de las vías en niveles mínimos para lograr un transporte más eficiente. Sin embargo, los movimientos geológicos, los fenómenos naturales u obras de construcción adyacentes generan zonas de riesgo en las que es más probable que se produzcan sucesos repentinos. Un talud inestable que se derrumbe y mueva enormes cantidades de tierra sobre el ferrocarril puede descarrilar trenes y dañar las vías y la infraestructura circundante.

Adicionalmente, las construcciones o excavaciones cerca de los ferrocarriles pueden provocar movimientos que tengan un impacto sobre las estructuras que facilitan el paso de los trenes. Los túneles, puentes, muros de retención, mástiles o pórticos y la propia base de las vías pueden volverse inestables. Por ejemplo, si hay un movimiento en la zona alrededor de un túnel ferroviario debido a excavaciones en una obra de construcción de una carretera adyacente, la vía también podría verse afectada, imposibilitando que los trenes pasen con seguridad.

Los cambios en la posición geométrica original de la vía, incluidos los carriles, las traviesas, las fijaciones, el balasto o la subrasante, también representan un grave riesgo para los trenes. El envejecimiento de los ferrocarriles y el paso frecuente de trenes pesados afectan la geometría de las vías, así como lo hacen las alteraciones en el subsuelo, tales como el cambio en el nivel freático.

Auscultación: la solución para la seguridad

Independientemente de la causa que las haya provocado, las deformaciones puedes generar condiciones que pongan en peligro a los viajeros, perjudiquen las operaciones ferroviarias y provoquen retrasos que conlleven costes.

A fin de contribuir a la mitigación del riesgo y lograr una infraestructura ferroviaria fiable, los sistemas de auscultación proporcionan información exhaustiva sobre los movimientos, lo que permite que los propietarios de los activos o los operadores tomen decisiones rápidas basadas en la información para intervenir antes de que se produzca un suceso significativo. Datos cruciales proporcionados mediante la auscultación de la estabilidad y salud estructural de la vía permiten que los ingenieros tomen las acciones pertinentes.

Métodos y tecnologías de auscultación ferroviaria

Geometría y estabilidad estructural de las vías

Las especificaciones de medición de cada proyecto de auscultación ferroviaria son únicas y vienen determinadas por el tipo de línea ferroviaria, su ubicación, velocidad y uso. Los métodos empleados para medir la geometría de la vía y la estabilidad de la infraestructura ferroviaria se basan en el nivel de riesgo, el acceso y los intervalos o la duración de la medición.

Se miden diferentes aspectos de los carriles de los ferrocarriles, compuestos por componentes interconectados, como peralte, torsión, alineación horizontal, ancho y altura del carril. Estos datos de la geometría de la vía garantizan que la vía no haya alcanzado una condición que podría tener un impacto sobre su operación segura. De forma similar, también se miden las estructuras y los taludes que soportan los ferrocarriles para identificar movimientos.

La geometría de las vías se puede medir empleando técnicas tradicionales, como reglas para medir ancho y peralte y trenes auscultadores de medición de la geometría ferroviaria. No obstante, deben operarse manualmente y requieren que se detenga el tráfico ferroviario para que los equipos de ingeniería puedan acceder con seguridad. Se pueden instalar sensores de auscultación geodésica, como estaciones totales midiendo prismas, tanto de forma manual en campañas como de forma automática, en función de la frecuencia y el tipo de datos necesarios. El método automático tiene la ventaja de proporcionar datos de desplazamiento con la infraestructura en funcionamiento.

Auscultación total para ferrocarriles de Leica Geosystems

Las soluciones de auscultación total de Leica Geosystems  proporcionan el mejor hardware, software y accesorios originales para los proyectos ferroviarios, facilitando información fiable, precisa y continua, crucial para unas operaciones ferroviarias seguras.

LaLeica TM60, es una estación total con autoaprendizaje diseñada para la auscultación, que puede cumplir con los requisitos de medición 3D más exigentes. La TM60 no solo automatiza las mediciones, sino que también aprende y reconoce prismas automáticamente, permitiendo así una configuración más rápida y observaciones precisas incluso en áreas de gran tamaño. Las dos cámaras que permiten que los operadores visualicen y solucionen problemas en el emplazamiento de manera remota junto con la precisión milimétrica a largas distancias y velocidades de medición elevadas hacen de este equipo el ideal en tareas de auscultación. En conjunto, la TM60 proporciona una adquisición de datos robusta, que es fundamental para una auscultación ferroviaria efectiva.

Conectado con Leica ComBox60 que permite la gestión de alimentación y comunicaciones in situ, el sistema de auscultación puede funcionar 24 horas al día, 7 días a la semana sin carencias de datos, ofreciendo una fiabilidad absoluta. Para el procesamiento y la generación de informes, el software y los servicios de auscultación de Leica GeoMoS permiten una recopilación de datos, cálculos, y análisis continuos y automatizados en tiempo real.

Al combinarlos, esta solución reduce al mínimo el tiempo que el topógrafo debe pasar en la vía a la vez que permite la máxima adquisición de datos.

Innovación de software para permitir una configuración más rápida: el asistente ferroviario de Leica GeoMoS

Flujos de trabajo de auscultación ferroviaria agilizados

La recién publicada versión de Leica GeoMoS cuenta con un asistente ferroviario que reduce el tiempo de configuración y mejora la precisión mediante una configuración centralizada.

La auscultación ferroviaria requiere cálculos complejos - y las configuraciones precisas forman la base de entregables de calidad. Tener que introducir fórmulas o exportar datos a software de terceros para realizar los cálculos no solo genera retrasos en la adquisición inicial y los cálculos de datos esenciales, sino que también aumenta la probabilidad de error. Los cálculos no fiables proporcionan información incorrecta que puede llevar a dos escenarios no deseados: o bien, no informar de movimientos relevantes o informar incorrectamente sobre movimientos inexistentes o irrelevantes. Ambos pueden tener consecuencias graves.

Al eliminar las configuraciones manuales y no tener necesidad de realizar levantamientos o información sobre el diseño, el asistente ferroviario permite a los operadores comenzar a auscultar más rápidamente y con mayor certidumbre sobre sus cálculos. El flujo de trabajo simplificado acelera y mejora la precisión de la información al reducir los errores.

Los operadores pueden configurar fácilmente todos los cálculos necesarios para que se generen de forma automática. Cuando se adquieren las mediciones de la estación total, GeoMoS calcula automáticamente las coordenadas de los prismas, los desplazamientos y los parámetros de vía, como peralte, torsión, alineaciones y otros. GeoMoS genera informes con los valores calculados y proporciona notificaciones automatizadas en caso de que se superen los umbrales definidos por el usuario.

Beneficios para todas las partes interesadas

Con la sencilla configuración del asistente ferroviario, la auscultación puede comenzar antes y los proveedores pueden tener la confianza de proporcionar resultados fiables a los administradores de los activos.

Adicionalmente, cuanto mayor sea el proyecto, mayores serán los beneficios. Si, por ejemplo, un proyecto tiene cientos de puntos a medir, la configuración manual de los cálculos de geometría de las vías podría tardar todo un día. Con el asistente ferroviario de GeoMoS, la configuración se completa en cuestión de minutos, sin posibilidad de errores en la introducción de las fórmulas. Este beneficio se extiende a los clientes finales que reciben información fiable que les permite tomar decisiones rápidas acerca de las intervenciones necesarias.

Las soluciones de Leica Geosystems han proporcionado desde hace mucho tiempo sistemas de auscultación ferroviaria eficaces y de gran calidad, con sensores y software que recopilan y calculan datos exhaustivos. Con el nuevo asistente ferroviario de GeoMoS, las configuraciones se completan rápidamente para que se puedan iniciar las mediciones y el análisis de datos a fin de operar los ferrocarriles con seguridad.