Analysis of gauge narrowing at railroad turnouts due to undetected ballast particles

Abstract

[ES] Las agujas de ferrocarril suelen estar reguladas por una serie de actuadores que alejan o acercan las agujas a la contraaguja para producir una vía recta o divergente. En el caso de los trenes de alta velocidad que circulan por vías con balasto, existe un fenómeno de "vuelo del balasto", en el que las partículas de roca "salen disparadas" del lecho de balasto, debido principalmente a la aerodinámica del tren. Si una partícula de roca de este tipo entra en el hueco entre una aguja y una contraaguja, se suele obstruir el funcionamiento de las máquinas de punta, lo que genera una alerta. El objetivo de este proyecto maestro es investigar las situaciones en las que una partícula de balasto entra en el hueco entre una aguja y una contraaguja, pero sin obstruir el funcionamiento de las agujas. En este caso, se producirá un estrechamiento del gálibo, creando un riesgo de descarrilamiento del tren.El objetivo se centrará en relacionar cualquier estrechamiento de gálibo previsto con el tamaño y la posición iniciales de la partícula de roca, y sus propiedades mecánicas asociadas a la rotura y la fractura. Sobre la base de este análisis, se intentará diseñar un sistema de alerta para el estrechamiento del gálibo en los desvíos del ferrocarril debido a partículas de balasto no detectadas que se basa en los registros que se pueden obtener de los actuadores existentes.

[EN] Railroad switches are commonly regulated by a series point machines that move switch blades away or towards the stock rail to produce a straight or diverging track. In the case of high-speed trains on ballasted tracks, a ¿ballast flight¿ phenomenon exists, wherein rock particles 'shoot out' of the ballast bed ¿ mainly due to train aerodynamics. If such a rock particle enters the gap between a switch blade and a stock rail, the operation of the point machines is usually obstructed ¿ generating an alert. This master project aims to investigate situations where a ballast particle enters the gap between a switch blade and a stock rail but without obstructing the operation of the point machines. In this case, gauge narrowing will take place, creating a train derailment risk. The objective of this work is to analyse such scenarios through a combination of computational and experimental tools. The focus will be placed on linking any expected gauge narrowing with the initial size and position of the rock particle, and its mechanical properties associated with breakage and fracture. Based on this analysis, an attempt will be made to devise an alert system for gauge narrowing at railroad turnouts due to undetected ballast particles that is based on recordings obtainable from existing point machines.