Alignment and Leveling of Railroad with Heavy Machinery-Alineación y Nivelación de Vía con Máquina Pesada.

INDEX

• Railway deterioration 
• Determination of the primitive position of the railway 
• Fundamentals of the Tamper 
• Alignment and leveling of straight-alignments by means of the 3-point method 
• Alignment of curves by means of the 3-point method 
• Leveling of vertical curves 
• Previous works 
• Sickle-handle 

Railway deterioration

The significant efforts produced by the circulation of trains over a ballasted railway, the dilatations caused by temperature changes, and other multiple facts, cause de deformation of the railway.

In most of the cases the deformations are absorbed by the very elasticity of the railway, coming back to the original shape/position when the loads disappear. But through the time, slight defects are going to cumulate causing the position-change of the railway with regards to its original (and optimal) position.

So before having to change the speed limitations of the section affected, we must return the railway to its original position.

For this purpose, we have to level, align and tamp it.

Determination of the primitive position of the railway

We can determine the primitive position of the railway if we have at least:

• Printed data of the path, for instance, in the form of “2km sheets”. 
• Data about the materialization of references throughout the whole path or tracing. 

However, only if the references have been placed based on the same study as the “2km sheet”, the data will be trustable and useful as objective.

Should we have no reference, or even no trustable data, we must calculate them by means of the following operations:

• Straight-line alignment 
• Measurement/Calculation of curve sagittas 
• Curve straightening 
• Leveling and calculation of longitudinal profile (by means of “high points”) 

Once we know the “ideal” tracing of the railway with all the relevant parameters:

• Radiuses of circulars 
• Transition curves length 
• Camber 
• Radius of vertical curves 

As well as the accurate position of the outstanding points of the tracing:

• Start and end of transition curves 
• Entry and exit tangents of the vertical curves 

Then we can reinstate the railway to its original position, and for that we will use a heavy machine called “Tamper”.

Fundamentals of the Tamper

The tamper is a self-propelled with several systems incorporated that

• Memorize the ideal position of the railway 
• Identify and record the current position of the railway 
• Calculate the displacements necessary to bring the railway to its original position 
• Move the railway transversally and perpendicularly in order to reach that ideal position 
• Fix the railway in its ideal position sticking together the ballast under the sleepers (tamping) 

In order to memorize the ideal position, the tamper incorporates a computer in which the operators must introduce the data of the tracing:

• PKs of the start and ends of the transition curves 
• Radiuses of the circular curves 
• Camber of the circular curves 

Likewise, we should

• Pks of the TE and TS of the vertical curves 
• Radius (KV) of the vertical curves 

Alignment and leveling of straight-alignments by means of the 3-point method

In the alignment by means of the 3-point method, points A and C are placed in “correct positions”, whereas point B is moved until it is placed in the visual line between A and C.

The machine will level and align the railway by means of this method.

These points are placed over the “detection skids” and will be linked by a chord.

The back-skid is placed on a point on which the railway is on the correct (primitive) position.

A viewer is placed in from of the tamper in a point on which we have alignment and leveling references, and we set the accurate position.

It focuses the viewer to the front-skid, and by means of remote-control it moves the screen placed in the skid to adjust it into the visual line.

This skid reads the indications of the screen and places the chord in the correct position.

Since the front-skid is linked with the back-skid by means of a chord, in the central-skid we will know which is the correct position.

By means of the clamps, placed close to the central-skid, the machine will raise the railway and place it in the Y and Z alignment indicated by the chord.

Below is shown a detail of the clamps that raise and move the rails:

An operator within the tamper-cabin detects the new position of the railway in the displays (clocks), and tamps the sleepers until the clock-hand is centered, which means that the railway has fitted the new position.

Once the railway has fitted one point, the machine will move ahead and repeat the process. The viewer places again the front-ski din a correct position. And the detector of the central-skid chord shows the deviations to the operator.

Alignment of curves by means of the 3-point method

When it comes to a horizontal curve, the tamper bases the operation in the sagitta-system:

F= (d1 x d2)/ 2R 

• Point A corresponds to the front-skid 
• Point B corresponds to the central-skid (measurement point). 
• Point C corresponds to the back-skid 

Using the tracing data that we have previously introduced in the software of the tamper, a sagitta-diagram and a camber-diagram has been created:



Thus, the tamper knows exactly which sagitta and which camber must apply in each point.

The central-skid will be responsible of positioning the chord correctly in order to calculate the necessary displacements.

For the camber, it measures the height difference between the wheels of the central-skid and adjusts the necessary elevations in each one of the rails in order to leave the railway with the calculated camber.

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NDICE

• Deterioro de la vía
• Determinación de la posición primitiva de la vía
• Fundamentos de la bateadora
• Alineación y nivelación de alineaciones rectas por el método de tres puntos
• Alineación por tres puntos para alineaciones curvas
• Nivelación zona de acuerdos verticales
• Trabajos previos
•  Mango de hoz

Deterioro de la vía

Los inmensos esfuerzos producidos por la circulación de trenes en una vía sobre balasto, las dilataciones producidas por los cambios de temperatura, u otros múltiples motivos, hacen que la vía montada sobre balasto se deforme. 

En la mayoría de los casos las deformaciones las absorbe la elasticidad de la vía, y esta vuelve a su posición cuando dejan de actuar las fuerzas. Pero a lo largo del tiempo se van acumulando defectos que provocan el cambio de posición de la vía respecto a su estado original e idóneo. 

Antes de tener que colocar limitaciones de velocidad en el trazado, hay que volver la vía a su posición original. 

Para ello hay que nivelarla, alinearla y batearla para llevarla a su estado primitivo.

Determinación de la posición primitiva de una vía

Podemos determinar la posición primitiva de la vía si disponemos de:

• Datos impresos del trazado como son las “Hojas de 2 Km” 
• Datos de materialización en referencias a lo largo del trazado. 

Ahora bien, solo si las referencias han sido colocadas con el mismo estudio con el que se han calculado las hojas de 2 Km, este trazado será fiable y podremos tomarlo como objetivo.

Si no existen referencias, o no disponemos de datos fiables, debemos calcularlos realizando estas operaciones:

• Alineación de rectas 
• Flechado de curvas 
• Rectificación de curvas 
• Nivelación y cálculo del perfil longitudinal (por puntos altos)

Una vez que conocemos el trazado ideal de la vía con todos sus parámetros

• Radio de las circulares 
• Longitud de las curvas de transición 
• Peralte 
• Radio de los acuerdos verticales 

La situación exacta de todos los puntos notables en el trazado.

• Principios y finales de las curvas de transición 
• Tangentes de entrada y salida de los acuerdos verticales 

Podemos restituir la vía a su posición primitiva, y para ello vamos a utilizar una máquina pesada “La bateadora”

Fundamentos de la bateadora

La bateadora es una máquina autopropulsada con sistemas que le permiten:

• Memorizar la posición ideal de una vía. 
• Conocer la posición actual de la vía 
• Calcular los desplazamientos necesarios para llevar esta vía a su posición definitiva. 
• Mover la vía transversalmente y perpendicularmente para adoptar esa posición ideal 
• Fijar la vía en la posición ideal mediante el apelmazamiento del balasto bajo las traviesas (bateo) 

Para memorizar la posición ideal, dispone de un equipo informático en el que los operarios deben introducir los datos del trazado:

• PKs de los principios y finales del las curvas de transición 
• Radio de las curvas circulares 
• Peralte en las curvas circulares 

Tenemos que tener conocimiento también de:

• Pks de las TE y TS de los acuerdos verticales 
• Radio (KV) de los acuerdos verticales.

Alineación y nivelación de alineaciones rectas por el método de tres puntos.

En la alineación por tres puntos, los puntos A y C están situados en posiciones buenas, mientras que el B se desplazará hasta situarse en la alineación visual del A-C

En la nivelación por tres puntos, los puntos A y C están situados en posiciones buenas, mientras que el  B se levantará hasta situarse en la alineación visual del A-C

La máquina alineará y nivelará la vía por el sistema de tres puntos alineados.

Estos “puntos” se sitúan sobre carros palpadores y están unidos por un cable “cuerda”

El carro trasero está situado en un punto donde la vía esté en buena posición.

Un visor se sitúa delante de la máquina en un punto donde tenga referencias de alineación y nivelación, y se “cala” en la posición precisa.

Dirige la visual al carro delantero, y mediante un mando a distancia mueve una pantalla situada en ese carro para ajustarla a la visual.

Este carro, lee las indicaciones de la pantalla y sitúa la cuerda en buena posición.

Al estar el carro delantero, unido al trasero con la cuerda, en el carro central se conocerá cual es la buena posición.

Mediante las pinzas, situadas junto al carro central, la máquina levantará la vía y la situará en la alineación de planta y alzado que la cuerda le indica.

Detalle de las pinzas que levantan y mueven el carril

Un operador en la cabina de bateo, detecta en los relojes la nueva posición de la vía, batea las traviesas hasta que la aguja del reloj se centra, eso indica que la vía se ha fijado en su nueva posición.

Una vez fijada la vía en un punto, la máquina avanza y se repite el proceso. El visor vuelve a situar en buena posición el carro delantero, y el palpador de la cuerda del carro central indica al maquinista las desviaciones. 

 

Alineación por tres puntos para alineaciones curvas

Cuando se trata de una curva horizontal, la máquina se basa en el sistema de flechas.

F= (d1 x d2)/ 2R 

• El punto A sería el carro delantero. 
• El punto B sería el carro central (medidor).
• El punto C sería el carro trasero.

Con los datos del trazado que previamente hemos introducido en el sistema informático de la máquina, se ha creado un diagrama de curvaturas (flechas) y otro diagrama de peraltes. 

La máquina conoce que flecha y que peralte debe existir en cada punto.

El carro central se encargará de posicionar la cuerda en su lugar para calcular los desplazamientos (ripados) necesarios

Para el peralte, mide el desnivel entre las ruedas del carro central y ajustará los levantes necesarios en cada uno de los carriles para dejar la vía con el peralte calculado.

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