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

extremadamente flexible funcionalidad

como

consecuencia

su

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 23mm. 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

importando

un

o

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.

• La

Tablas y gráficos de resultados configuración

recomendada

para

esta

GRP1000.

funcionalidad

es

el

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, proceso

de

durante adquisición

el de

datos, todas las correcciones con respecto al eje diseñado. Y resalta los puntos o secciones en

los

que

parámetros

uno están

o

varios

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

medición •

Múltiples formatos de exportación de datos disponibles

la