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DOSSIER CARRO VIAS GRP1000, GRP3000 y GRP5000
Los países y regiones se necesitan acercarse cada vez más y todo el
mundo quiere hoy tener la máxima movilidad. Además, la fabricación
de productos en un mercado global se extiende por todo el mundo.
Estas condiciones requieren una eficiente y sofisticada red de
transportes. Y se sabe que una parte muy significativa de esta red es
el transporte público por ferrocarril.
El camino más corto y rápido entre dos puntos es un crucial
argumento para conseguir más demanda y por lo tanto, la red de
ferrocarril necesita ser mantenida y aumentada de un modo óptimo.
Este texto nos muestra las más avanzadas posibilidades para
topografía de la geometría de vía y análisis de gálibo, la cual es la
llave para la optimización de proyectos y el mantenimiento de la red.
Cuando hablamos de “Topografía de Geometría de vía y gálibos” o
más corto “Topografía de vía”, entendemos dos tipos de tareas:
• La Topografía relativa a la vía proporciona la información sobre
la geometría actual de la vía. Podemos distinguir aquí entre
topografía para montaje en placa y para balasto.
o Siempre que se construye sobre vía en placa, se necesita
que durante el proceso de montaje se asegure la más alta
precisión topográfica con respecto al proyecto. Por lo
tanto la topografía está completamente integrada en el
proceso constructivo.
o Para vía sobre balasto la topografía consigue la
información necesaria sobre la posición actual de la vía, y
ha de ser capaz de calcular las correcciones con respecto
a su posición de proyecto. Por último, esta información de
correcciones ha de llegar a las máquinas bateadoras.
• La información de gálibos es esencial para garantizar la
seguridad en el funcionamiento de los trenes.
• Las líneas ferroviarias de alta velocidad existentes, deben ser
revisadas y puestas al día con frecuencia, por lo tanto, es
imprescindible comprobar la geometría de vía pero también
todas las instalaciones fijas cercanas a la vía. Este tipo de
información se utiliza para el diseño de nuevos trazados.
En primer lugar nos gustaría darles una corta introducción a la
tecnología del GRP System FX y su flexibilidad.
El GRP System FX es un sistema modular de gran flexibilidad. El
hardware puede ser definido en tres configuraciones base:
• EL GRP1000 es un sistema preciso y robusto para la medición
de la geometría de vía.
• El GRP3000 es un sistema versátil para una topografía general
de la vía.
• El GRP5000 es la solución móvil con láser escáner para análisis
de infraestructura.
Las tres configuraciones tienen en común su rapidez en el montaje y
desmontaje, alta portabilidad y como consecuencia su
extremadamente flexible funcionalidad
Est imagen muestra los componentes clave del sistema GRP System
FX
• El trolley es la plataforma para todas las configuraciones del
sistema. Es adaptable a los diferentes anchos mediante
módulos desmontables calibrados.
• La plataforma del Trolley incorpora un sensor de inclinación y
un sensor de ancho de alta precisión. Mediante un odómetro
detecta continuamente el PK actual.
• Adicionalmente la batería y el radiomodem están integrados en
la plataforma del trolley.
• Para el posicionamiento absoluto podemos elegir entre un
prisma combinado con una Estación Total Leica, o bien una
antena GPS montada sobre un bastón de fibra de carbono
especialmente diseñado para su montaje sobre la plataforma.
• La medición de secciones transversales para información de
gálibos, podemos optar entre un Perfiómetro P100 o bien un
laser escáner de alta definición montado sobre la plataforma
del trolley.
• Todas las medidas son controladas y registradas mediante un
software especialmente diseñado y que corre en un Notebook
industrial de gran resistencia.
Como ya se ha indicado, la georreferenciación se puede realizar
mediante la combinación del GRP System FX con una Estación Total
topográfica de alta precisión.
Se instala un prisma en el Trolley y la Estación total sigue lo sigue en
sus desplazamientos sobre la vía. Por lo tanto, la posición 3D del
prisma es continuamente calculada. Las dimensiones del Trolley son
conocidas con la máxima precisión y, junto con la posición calculada
del prisma, el software que corre en el Notebook determina el eje de
vía y todos sus parámetros.
Este método de georreferenciación proporciona una velocidad de
medición de hasta 1 km por hora en modo cinemático.
En aplicaciones de máxima precisión
podemos conseguir una precisión
absoluta mejor de 1 mm en modo
Stop&Go. Sin embargo no hemos de
olvidar que estos resultados solo son
posibles si se dispone de una red de
puntos de control a lo largo del trazado
de la vía con la precisión adecuada
El segundo método para georeferenciación está basado en la
utilización de tecnología GPS.
En vez de un prisma (como se mostraba en la diapositiva anterior), se
instala una Antena GPS. La posición elevada de la antena
(aproximadamente 2 M) asegura que no haya distorsiones por
Multipath que pudieran reducir la precisión.
Esta configuración permite medir hasta 3km de vía por hora, por
supuesto, debido a la limitación de precisión de la tecnología GPS, no
se puede conseguir la misma precisión que si se utilizara una estación
total.
Las precisiones típicas con este tipo de configuración son mejores de
20 mm en planimetría y de 40 mm en altimetría. Es decir, la precisión
alcanzable dependerá directamente de la proporcionada por el GPS.
El GRP System FX proporciona dos modos diferentes de
funcionamiento:
• Modo Stop&Go
En este modo el sistema se ha de detener para la adquisición de cada
punto de la geometría de vía con la más alta precisión. Según la
configuración, cada parada dura entre 5 y 10 segundos hasta que las
lecturas de los sensores y de la estación son realizadas, igualmente
con GPS la posición ha de ser capturada y registrada.
Como ya se ha indicado, se pueden conseguir así precisiones de
hasta 1mm con estación total y 10-20 mm con GPS.
• Modo Cinemático
En modo cinemátcio el operador empuja el trolley sobre la vía a la
velocidad deseada. La velocidad es siempre mostrada por es software
de sistema en el monitor de control.
El modo cinemático proporciona menos precisión pero, por supuesto,
se consigue una productividad mucho mayor.
La segunda funcionalidad base (después del georrferenciado) del GRP
System FX es la medida de puntos singulares, secciones transversales
individuales, o el entorno en su totalidad con la utilización de un láser
escáner.
La medición se hace utilizando
un perfilometro P100 o
mediante un láser escáner de
alta velocidad.
La configuración que se muestra
tiene un perfilómetro P100 que
permite la medición de puntos
individuales, con posibilidad de
codificación de cada uno de
ellos. También es posible la
medición automática del perfil
con un espaciamiento de puntos configurable por el usuario, este
espaciamiento puede ser definido por distancia o angularmente. La
medición de una sección transversal completa se realiza en 1 o 2
minutos en función del intervalo de puntos seleccionado.
Cada punto levantado es referido al eje de la vía con una precisión de
3mm y, por supuesto, se pueden calcular sus coordenadas absolutas
en 3D si se realiza la georreferenciación mediante Estación Total o
GPS.
Para un productividad superior y una mayor densidad de las medidas
de gálibo, se recomienda la utilización de un láser escáner de alta
velocidad.
El láser escáner mide con una frecuencia de hasta 500.000 puntos
por segundo y siempre perpendicularmente al eje de vía. Desde el
momento en que el operador empuja el trolley en modo cinemático,
todo lo que rodea al eje de vía es escaneado con una enorme
densificación.
Se pueden medir hasta 100 secciones transversales por segundo,
conteniendo cada una de ellas hasta 20.000 puntos.
Con este sistema se obtiene una precisión de un punto individual
relativo al eje de vía de 10 mm hasta 5 m de distancia.
Aplicaciones con el GRP1000 y GRP3000
Hemos seleccionado las 3 aplicaciones siguientes:
• Montaje de vía en placa
• Trabajos para vía en balasto
• Evaluación de la geometría de vía
MONTAJE DE VIA EN PLACA
Los requerimientos para montaje de vía en placa son los siguientes:
• La más alta precisión en la industria de montaje de vía.
• Valores de corrección en Tiempo Real durante el ajuste de la
vía.
• Registro de la calidad de la geometría del vía y exportación de
informes para el gestor de calidad
La configuración
recomendada para
esta aplicación es el
GRP1000 combinado
con estación total de
alta precisión.
El diseño del eje es
introducido en la
oficina previamente al trabajo de campo. Mediante un completo y
cómodo editor de eje con control gráfico inmediato, es posible
manejar los datos fácilmente. Existen varias posibilidades de
importación desde varios paquetes de software de diseño evitando de
este modo la introducción manual de datos. El LANDXML es un
estándar para intercambio de datos geográficos (por ejemplo Bentley
InRail exporta en este formato).
Una vez en el campo,
el trolley es preparado
en menos de 10
minutos y la estación
total es montada y
orientada. Para este
fin se recomienda el
uso de 4 a 6 puntos
de control, como se
muestra en el gráfico
de la parte inferior derecha, para orientar la estación y calcular su
posición mediante una intersección o estacionamiento libre.
La pantalla del ordenador presenta un interface de fácil lectura,
indicando los valores de corrección horizontal y vertical para la
posición actual. La frecuencia de actualización de estos valores es de
3 veces por segundo cuando se ajusta la vía con una precisión de 2-
3mm.
Para la más alta precisión de ajuste el software cambia a un modo de
medición diferente, necesitando en este caso 3-4 segundos por
medida.
Las ventajas para el usuario son las siguientes:
• Todas las coordenadas obtenidas son en 3 dimensiones.
• Simultáneamente se realiza un análisis de la calidad de la red
cuando se estaciona el sistema.
• Considerando que la vía está ya ajustada dentro de pocos cm
con respecto al eje y, que se invierten de 45 a 60 minutos por
cada estacionamiento se pueden conseguir hasta 500m de
ajuste de vía por jornada.
• Por otra parte, se generan informes avanzados que garantizan
la calidad.
Trabajos para vía en balasto
La segunda aplicación que nos gustaría explicar brevemente es el
trabajo con GRP System FX en vía en balasto.
Pasamos a enumerar los requerimientos para este tipo de trabajo:
• Por un lado se han de proporcionar los datos a la bateadora
para la instalación de vía nueva y para su posterior
mantenimiento.
• También se pueden proporcionar informes de geometría de vía
• Por otra parte, la adquisición de datos ha de ser rápida y eficaz.
• Y es importante tener disponible el cálculo y las correcciones
durante el proceso de medición.
De igual modo que en la
aplicación para vía en
placa, se necesita definir
el estado de
alineaciones del eje en
el software de sistema,
esto puede hacerse de
modo manual o
importando un fichero
landxml.
Sin embargo esto no es
obligatorio, el GRP
SYSTEM FX puede utilizarse para estas aplicaciones sin tener un eje
definido, por ejemplo cuando se mide el estado de una vía construida
para un posterior recálculo del trazado. En este caso es más
frecuente la utilización de un GPS, ya que las necesidades de
precisión no son tan elevadas.
El software informa en tiempo real de cada medida de punto
individual comparada con el trazado. Siendo posible definir modos de
visualización diferentes en función de la cantidad de datos que
necesitos consultar. Gracias a sofisticados interfaces con diferentes
máquinas bateadoas, es posible generar los ficheros de correcciones
de vía para cada tipo de máquina. Estos ficheros son transferidos
directamente a la bateadora y utilizados para realinear la vía a su
posición correcta.
El usuario tiene la posibilidad de definir rampas. La corrección para la
bateadora se escribirá dependiendo de la definición de estas rampas.
Como se puede observar en la imagen superior derecha, la línea azul
inferior es la línea medida, el polígono que hay justo debajo es la
rampa definida por el usuario, y en la parte de arriba, en negro, las
correcciones resultantes.
El reporte para el maquinista es una información general que le
proporciona una visión aproximada del tramo a batear.
Las ventajas para el usuario son
las siguientes:
Se consigue un levantamiento eficaz de la vía y, como consecuencia,
es posible conseguir un envío rápido y directo de las correcciones de
vía a la bateadora. Esto hace posible la aprobación de posibles
invasiones directamente después del mantenimiento. Y todo esto es
posible con un sistema que puede ser manejado por un único
operador
Evaluación de estado de geometría de vía
Esta aplicación nos proporciona una evaluación del estado de la
geometría de vía después del proceso constructivo, con el fin de que
se acepte la obra.
Los requerimientos para esta aplicación son:
• Medición eficaz de la geometría de vía después del montaje
para su aceptación
• Salida simple de los parámetros fuera de tolerancia en cada
sección.
• Tablas y gráficos de resultados
La configuración recomendada para esta funcionalidad es el
GRP1000.
De nuevo, la preparación del sistema requiere la definición del estado
de alineaciones en el software de sistema, así como todo lo
procedimientos equivalentes explicados anteriormente.
El software del sistema calcula
directamente, durante el
proceso de adquisición de
datos, todas las correcciones
con respecto al eje diseñado. Y
resalta los puntos o secciones
en los que uno o varios
parámetros están fuera de
tolerancia. Esto permite el marcado inmediato en la vía de la sección
que no cumple las especificaciones de calidad.
También está posible hacer la misma comparación en la oficina,
estando disponibles diferentes reportes gráficos para documentar la
memoria de calidad de la vía.
Esta aplicación nos proporciona las siguientes ventajas:
• Rápida medición de la geometría de vía
• Resaltado de secciones con problemas durante la
medición
• Múltiples formatos de exportación de datos disponibles