Mejora del rendimiento de la vía en Duddeston Junction para el programa HS2

Requisito

Se solicitó el asesoramiento de L.B. Foster para definir una estrategia óptima de gestión de la fricción para la zona.

Teniendo en cuenta la geometría más ajustada y las exigencias operativas del cruce, se acordó sustituir los lubricadores mecánicos antiguos por sistemas eléctricos para garantizar una mayor fiabilidad, uniformidad y cobertura.

Se especificaron tres lubricadores de superficie de calibre PROTECTOR® IV para proporcionar una protección específica de la superficie de los calibres en los tramos críticos de la curva.

Aunque el alcance inicial no incluía el tratamiento de la parte superior del carril, las primeras observaciones tras el reubicación pusieron de manifiesto un desgaste significativo de la cabeza del carril. En respuesta a ello, L.B. Foster propuso ampliar la solución con un sistema de gestión de la fricción en la parte superior del carril mediante la aplicación del modificador de fricción a base de agua KELTRACK®, una tecnología probada para mitigar el desgaste de la cabeza del carril y controlar la fatiga por contacto rodante (RCF).

Nuestra solución

En septiembre de 2024, el equipo de L.B. Foster Field Engineering Services instaló tres lubricadores de superficie PROTECTOR® IV, con una capacidad de 90 kg, en los puntos designados a lo largo del trazado remodelado. Estas unidades garantizaron una mayor uniformidad en la aplicación del lubricante a lo largo de la nueva curva de radio cerrado.

Tras la puesta en servicio de la vía, las inspecciones rutinarias detectaron un rápido desgaste de la cabeza del carril y signos de RCF tanto en la línea de mercancías de Derby en dirección a Londres como en la línea de apartaderos de Saltley en dirección a Londres. En respuesta a ello, el equipo de aplicaciones de L.B. Foster llevó a cabo una evaluación detallada in situ. Para abordar de manera eficaz los patrones de desgaste detectados, se recomendó el uso de una unidad doble para la parte superior del carril con el fin de tratar ambas líneas simultáneamente.

El sistema dual —que utiliza el modificador de fricción a base de agua KELTRACK®— se instaló a principios de abril de 2025. Esta incorporación proporcionó un paquete integral de gestión de la fricción, que complementa las unidades de la superficie de rodadura y ofrece una mayor protección contra el desgaste y la fatiga en los tramos de vía afectados.

Caso práctico de AtkinsRéalis

AtkinsRéalis utilizó Vampire^ para modelar el trazado de la línea de mercancías Down Derby, lo que incluyó la toma de medidas de los perfiles de los carriles. El modelo de vía se utilizó con varios modelos de vehículos diferentes, representativos de los patrones de tráfico actuales, para determinar los posibles patrones y tasas de desgaste. Esto confirmó que la causa de las elevadas tasas de desgaste y de la fuerza de fricción radial (RCF) era la pronunciada curvatura de las vías realineadas. La modelización también puso de manifiesto que la gestión de la fricción en la parte superior del carril reduciría el desgaste de este.

Figura 1 - Modelo de la pista del vampiro

^Vampire es un paquete de simulación de dinámica ferroviaria líder en el sector, desarrollado y optimizado específicamente para la industria ferroviaria, que permite realizar análisis rentables del rendimiento y la seguridad de los vehículos ferroviarios mediante simulación; cuenta con licencia y ha sido desarrollado por AtkinsRéalis.

Figura 2 - Medición de perfiles de carril

AtkinsRéalis volvió a visitar la obra en otras tres ocasiones para realizar mediciones del perfil del carril. Esto permitió comparar directamente los índices de desgaste antes y después de la instalación del sistema de gestión de la fricción en la parte superior del carril. Los resultados de las mediciones del perfil del carril mostraron que la vida útil prevista del carril se había multiplicado por cuatro desde la instalación del sistema de gestión de la fricción en la parte superior del carril.

Los resultados de las mediciones de desgaste ferroviario realizadas por AtkinsRéalis muestran que el sistema de gestión de la fricción en la parte superior del carril de L.B. Foster ha multiplicado por cuatro la vida útil prevista del carril. Halley Porkess (Halley.Porkess@atkinsrealis.com), ingeniera principal, Dinámica, Calibración y Ensayos, AtkinsRéalis

Resultado

La solución mejorada de gestión de la fricción ha reforzado la resiliencia a largo plazo de las infraestructuras en Duddeston Junction, lo que ha permitido:

• Mayor protección contra el desgaste de la superficie de rodadura en curvas de radio cerrado

• Reducción del desgaste de la cabeza del carril y de la fuerza de fricción entre el carril y el rodante, lo que disminuye la probabilidad de tener que sustituir el carril prematuramente

• Aplicación optimizada y uniforme gracias a modernos lubricadores eléctricos

• Menor necesidad de mantenimiento en comparación con los sistemas mecánicos tradicionales

• Un enfoque escalable de gestión de la fricción que se ajusta a los requisitos de interfaz de Network Rail y HS2

Los diseñadores de la Central Rail Systems Alliance completaron un segundo estudio el 25 de agosto como parte de la finalización de su informe sobre el modelo «vampiro», y se observó una tendencia a la baja en las tasas de desgaste, especialmente en el desgaste de la cabeza del carril, lo que indica que el modificador de fricción instalado en la parte superior del carril en abril de 2025 está contribuyendo a reducir las tasas de desgaste del carril. Scott Williams, ingeniero de proyectos sénior (vía) / DPE, Network Rail

Este proyecto pone de manifiesto el enfoque proactivo y centrado en la ingeniería de L.B. Foster a la hora de respaldar grandes programas de infraestructura con soluciones fiables e innovadoras para la gestión de la fricción.