ES1270865U - RAILWAY BALLAST SAMPLING DEVICE (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
DISPOSITIVO PARA TOMAR MUESTRAS DE BALASTO FERROVIARIORAILWAY BALLAST SAMPLING DEVICE
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un dispositivo para tomar muestras de balasto ferroviario, que puede ser utilizado en banquetas de líneas ferroviarias, para conocer sus características y posteriormente ensayar dichas muestras en laboratorio.The present invention refers to a device for taking samples of railway ballast, which can be used on railroad sidewalks, to know its characteristics and subsequently test said samples in the laboratory.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Para proporcionar a la superestructura de las vías ferroviarias las características idóneas de estabilidad, elasticidad, drenaje y durabilidad, es fundamental en las obras de construcción, mantenimiento o renovación de las mismas, utilizar un balasto homogéneo y de adecuada calidad.In order to provide the railway track superstructure with the ideal characteristics of stability, elasticity, drainage and durability, it is essential in construction, maintenance or renovation works, to use a homogeneous ballast of adequate quality.
El balasto se dispone en una banqueta como elemento intermedio entre las traviesas y la explanación o plataforma ferroviaria, y cumple funciones importantes, principalmente distribuir las cargas transmitidas por los trenes homogéneamente sobre la plataforma y asegurar la posición fija e inamovible de las traviesas. Para poder resistir estos esfuerzos dinámicos, el lecho del balasto debe tener una adecuada elasticidad, y su buen funcionamiento depende de la altura de la banqueta, la granulometría y su grado de contaminación, entre otros factores.The ballast is arranged on a bench as an intermediate element between the sleepers and the railway grading or platform, and performs important functions, mainly distributing the loads transmitted by the trains evenly on the platform and ensuring the fixed and immovable position of the sleepers. In order to resist these dynamic stresses, the ballast bed must have adequate elasticity, and its proper functioning depends on the height of the sidewalk, the granulometry and its degree of contamination, among other factors.
Sin embargo, a lo largo de los años el balasto se contamina por diversos motivos, perdiendo efectividad y llegando a dejar de cumplir las funciones requeridas, bien por pérdida de las aristas de las piedras o partículas del balasto, o por una penetración alta de finos, hasta hacer necesario el tratamiento o renovación del balasto.However, over the years the ballast becomes contaminated for various reasons, losing effectiveness and even ceasing to fulfill the required functions, either due to loss of the edges of the stones or ballast particles, or due to a high penetration of fines. , until it is necessary to treat or renew the ballast.
La contaminación se produce por las solicitaciones normales de las circulaciones, operaciones de bateo, migración de finos desde la propia plataforma, o condiciones ambientales externas. Esto conlleva roturas, desplazamientos y abrasión de las piedras. La consecuencia, es el aumento de la proporción de finos y la degradación de las propiedades del balasto que le confieren su elasticidad, la cual disminuye, y a la vez también la capacidad de drenaje y la durabilidad de la posición de la vía. El resultado son asentamientos irregulares del emparrillado de la vía, que pueden corregirse mediante bateo, pero solo por poco tiempo. A partir de un momento es más rentable desguarnecer la totalidad del lecho de balasto.The contamination is produced by the normal stresses of the circulations, batting operations, migration of fines from the platform itself, or conditions external environmental conditions. This leads to breakage, displacement and abrasion of the stones. The consequence is the increase in the proportion of fines and the degradation of the ballast properties that give it its elasticity, which decreases, as well as the drainage capacity and the durability of the track position. The result is irregular settlements of the road grating, which can be corrected by tamping, but only for a short time. From a moment on, it is more profitable to clean the entire ballast bed.
Para determinar el grado de contaminación, es necesario tomar muestras en el balasto periódicamente. En la actualidad, estas muestras se toman mediante la ejecución de catas en la banqueta de balasto, por medios manuales -generalmente con pala-. Estas catas, que habitualmente se realizan en el hombro de la banqueta para evitar desguarnecer la vía en lo posible, siempre constituyen una operación destructiva. A partir de la muestra de balasto obtenida en la cata se realizan los ensayos correspondientes, entre ellos los de granulometría, resistencia y durabilidad.To determine the degree of contamination, it is necessary to take samples from the ballast periodically. At present, these samples are taken by carrying out tastings on the ballast bench, by manual means -generally with a shovel-. These tastings, which are usually carried out on the shoulder of the sidewalk to avoid de-guarding the road as much as possible, always constitute a destructive operation. From the ballast sample obtained in the tasting, the corresponding tests are carried out, including those of granulometry, resistance and durability.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
El dispositivo para tomar muestras de balasto ferroviario de la invención comprende, en su realización más genérica:The device for taking samples of railway ballast of the invention comprises, in its most generic embodiment:
- un cajón tubular, destinado a hincarse en la banqueta de balasto a muestrear,- a tubular box, intended to be driven into the ballast bench to be sampled,
-unos elementos de apoyo de una máquina de avance, provistos en dicho cajón para producir el avance e hincado del cajón en la banqueta de balasto.-some support elements of an advance machine, provided in said box to advance and drive the box onto the ballast bench.
Como máquina de avance, en el presente documento se entiende una máquina capaz de producir el avance del cajón en el seno de la banqueta de balasto, ya sea por proceso de empuje, vibración, golpeo, o una combinación de ellos (una clavadora, una máquina rotativa y empujadora, etc).As an advance machine, in this document it is understood a machine capable of producing the advance of the box within the ballast bench, either by pushing, vibrating, striking, or a combination of them (a nailer, a rotary and pusher machine, etc).
De esta forma, se puede hincar el cajón en la banqueta de balasto por medios mecánicos a la profundidad deseada, extraer de su seno a continuación el balasto contenido en su interior por su boca superior, y volver a rellenar el hueco con nuevo balasto para evitar que quede desguarnecida la vía, extrayendo el cajón a continuación, con lo que se evita cualquier efecto negativo, especialmente los que producen las catas tradicionales. In this way, the drawer can be driven into the ballast bench by mechanical means to the desired depth, then extract the ballast contained inside through its upper mouth from its sinus, and fill the gap again with new ballast to avoid that the road is unguarded, removing the box afterwards, thus avoiding any negative effects, especially those produced by traditional tastings.
Igualmente, con la configuración adecuada, se puede ser realizar la extracción del cajón con el balasto alojado en su interior y vaciarlo en un saco destinado a la toma de muestras. Así se puede muestrear el balasto de una forma menos destructiva y efectiva, permitiendo su posterior traslado al laboratorio donde se le realizarán los ensayos oportunos.Likewise, with the appropriate configuration, the drawer can be extracted with the ballast housed inside and emptied into a bag intended for taking samples. Thus, the ballast can be sampled in a less destructive and effective way, allowing its subsequent transfer to the laboratory where the appropriate tests will be carried out.
Además, tiene una ventaja adicional muy importante, consistente en que la cata puede realizarse en casi cualquier punto de la banqueta de balasto -incluso entre los carriles y traviesas de la vía- sin que se produzca el desguarnecido de la vía, y sin tener que restringirse por tanto al hombro de la misma, y pudiendo tomar la muestra en zonas con el balasto más sometido a degradación, y por lo tanto más efectivas y realistas.In addition, it has a very important additional advantage, consisting in that the tasting can be carried out in almost any point of the ballast sidewalk -even between the rails and sleepers of the track- without producing the unguarded of the track, and without having to therefore restricted to the shoulder of the same, and being able to take the sample in areas with the ballast most subject to degradation, and therefore more effective and realistic.
Con el dispositivo de la invención se consigue un muestreo puntual o discontinuo, de forma no destructiva, cuyos resultados, una vez ensayadas las muestras, permiten calibrar sistemas de inspección continuos de la banqueta de balasto, tales como el Geo-radar desplazado sobre vía u otros sistemas de auscultación.With the device of the invention, a non-destructive point or discontinuous sampling is achieved, the results of which, once the samples have been tested, allow the calibration of continuous inspection systems of the ballast bench, such as the Geo-radar displaced on track or other auscultation systems.
El dispositivo, además, permite la determinación de la profundidad a que aparece el nivel de contaminación de la banqueta de balasto, en cualquier punto de la misma, mediante medición directa.The device also allows the determination of the depth at which the level of contamination of the ballast bench appears, at any point on it, by direct measurement.
Otra ventaja del dispositivo, es que también permite determinar la profundidad o espesor en cualquier punto de la propia banqueta. Este dato puede ser de gran utilidad en estudios y campañas de tipo geotécnico, realizadas para detectar problemas sufridos en la banqueta a consecuencia de asentamientos o daños que tenga la plataforma o la infraestructura.Another advantage of the device is that it also allows the depth or thickness to be determined at any point on the bench itself. This data can be very useful in geotechnical studies and campaigns, carried out to detect problems suffered in the sidewalk as a result of settlements or damage to the platform or infrastructure.
También. este dispositivo permite realizar la toma de muestras a distintas profundidades, y en cualquier intervalo de profundidad concreta que se desee.Too. This device allows samples to be taken at different depths, and in any specific depth interval that is desired.
Todas las mediciones de profundidad que se realicen pueden ser referenciadas a cualquier punto de la vía.All the depth measurements that are made can be referenced to any point on the road.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La figura 1.-Muestra una vista en perspectiva desde un punto de vista superior del dispositivo de la invención.Figure 1.- Shows a perspective view from a superior point of view of the device of the invention.
La figura 2.-Muestra una vista en perspectiva, desde un punto de vista igualmente superior, de una tapa superior para al cajón del dispositivo de la invención, para acción de una máquina clavadora para hincar el cajón en la banqueta de balasto.Figure 2.- Shows a perspective view, from an equally superior point of view, of an upper cover for the drawer of the device of the invention, for the action of a nailing machine to drive the drawer into the ballast bench.
La figura 3.- Muestra una sección transversal del cajón con la tapa superior colocada.Figure 3.- Shows a cross section of the drawer with the upper cover in place.
La figura 4.- Muestra una sección transversal de una línea ferroviaria, donde se aprecia cómo la boca inferior del cajón del dispositivo de la invención accede a capas interiores de la banqueta de balasto.Figure 4.- Shows a cross section of a railway line, where it can be seen how the lower mouth of the box of the device of the invention accesses the inner layers of the ballast bench.
La figura 5.- Muestra una vista en perspectiva desde un punto de vista superior de un elemento de arriostrado, soporte y guiado del cajón durante el hincado.Figure 5.- Shows a perspective view from a top point of view of an element for bracing, supporting and guiding the drawer during driving.
La figura 6.- Muestra una vista desde un punto de vista frontal de un elemento de arriostrado, de soporte y guiado del cajón durante el hincado.Figure 6.- Shows a view from a front point of view of a bracing, supporting and guiding element of the drawer during driving.
La figura 7a.- Muestra una sección transversal del cajón con un retenedor de llenado configurado por una chapa lateral articulada mediante un eje, al inicio del llenado.Figure 7a.- Shows a cross section of the drawer with a filling retainer configured by a lateral plate articulated by an axis, at the beginning of filling.
La figura 7b.- Muestra una sección transversal del cajón con un retenedor de llenado configurado por la chapa lateral cuando el balasto ha alcanzado la rama superior de dicha chapa lateral y empuja a la rama inferior produciendo la retención.Figure 7b.- Shows a cross section of the drawer with a filling retainer configured by the side plate when the ballast has reached the upper branch of said side plate and pushes the lower branch producing retention.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
El dispositivo (1) para tomar muestras de balasto (2) ferroviario de la invención (ver figuras 1 a 4) comprende:The device (1) for taking samples of railway ballast (2) of the invention (see Figures 1 to 4) comprises:
-un cajón (3) tubular, destinado a hincarse en la banqueta (20) de balasto (2) a muestrear, y -unos elementos de apoyo de una máquina de avance, provistos en dicho cajón (3).-a tubular drawer (3), intended to be driven into the ballast (2) bench (20) to be sampled, and -support elements of a feed machine, provided in said drawer (3).
El cajón (3) puede tener sección de cualquier forma, por ejemplo sección circular, sección curva irregular, elíptica, sección poligonal regular o sección poligonal irregular. The drawer (3) can have a section of any shape, for example circular section, irregular curved section, elliptical, regular polygonal section or irregular polygonal section.
Además, preferentemente el cajón (3) puede comprender elementos de ataque al balasto (2) , tales como filos y/o puntas (4), que mejoren la penetración (ver también fig. 3). Concretamente, en la realización mostrada en las figuras se pueden apreciar unos elementos de ataque que comprenden puntas (4) dispuestas en los vértices (5) de la sección poligonal de la boca inferior (30) de un cajón (3) de sección prismática cuadrangular.Furthermore, preferably the box (3) can comprise elements for attacking the ballast (2), such as edges and / or points (4), which improve penetration (see also fig. 3). Specifically, in the embodiment shown in the figures, some attack elements comprising tips (4) arranged at the vertices (5) of the polygonal section of the lower mouth (30) of a drawer (3) with a quadrangular prismatic section can be seen. .
Por su parte, los elementos de apoyo para la máquina de avance pueden comprender, por ejemplo, una tapa (6) formal y dimensionalmente adecuada para colocarse en la boca superior (31) del cajón (3), comprendiendo dicha tapa (6) una base de golpeo (60) para acción de una máquina clavadora, y/o unos enganches, no representados, para una máquina vibratoria o rotativa.For their part, the support elements for the advance machine may comprise, for example, a cover (6) formally and dimensionally suitable to be placed in the upper mouth (31) of the drawer (3), said cover (6) comprising a striking base (60) for the action of a nailing machine, and / or hooks, not shown, for a vibrating or rotating machine.
También se ha previsto la posible disposición en el cajón (3) de unos anclajes de extracción, de forma que una vez realizada la cata y rellenado el hueco correspondiente con balasto nuevo, se facilite la extracción simplemente tirando del cajón (3) a través de dichos anclajes de extracción, que en el ejemplo mostrado en las figuras comprenden (ver fig. 1) unos orificios (7) practicados en el cuerpo del cajón (3), en los que se pueden enganchar unos pernos, barras o tornillos, y a los mismos unas eslingas o cadenas que puedan ser traccionadas por un elemento tractor; una pala, por ejemplo.The possible arrangement in the drawer (3) of extraction anchors has also been envisaged, so that once the tasting has been carried out and the corresponding hole has been filled with new ballast, extraction is facilitated simply by pulling the drawer (3) through said extraction anchors, which in the example shown in the figures comprise (see fig. 1) holes (7) made in the body of the drawer (3), in which bolts, bars or screws can be hooked, and to same slings or chains that can be pulled by a tractor element; a shovel, for example.
El cajón (3) puede estar realizado en cualquier material de la resistencia adecuada, por ejemplo en metal de hierro o aceros.The drawer (3) can be made of any material of adequate strength, for example iron metal or steels.
Adicionalmente se ha previsto la posible disposición de un elemento de arriostrado, soporte y guiado (8) para el cajón (3) tubular (ver figs. 5 y 6), para evitar cabeceos o movimientos durante su hincado, y que puede ir apoyado en los raíles (9), o no, permitiendo la rigidización del conjunto. Dicho elemento de arriostrado, soporte y guiado (8) comprende por ejemplo una estructura metálica, que comprende unos largueros (80) transversales a la vía dispuestos a distancia igual a la anchura transversal del cajón (3) tubular, y unos elementos extremos de fijación (81) en los raíles (9) de la vía (90). De este modo, el cajón (3) apoya lateralmente en la plantilla así configurada durante el hincado, evitando desviaciones y cabeceos. Adicionalmente, el elemento de soporte y guiado (8) puede comprender unos travesanos (82) entre los largueros (80) (ver fig. 6) dispuestos a distancia igual a la anchura longitudinal del cajón (3) tubular, de forma que el cajón quede guiado en estas dos direcciones.Additionally, the possible provision of a bracing, support and guiding element (8) for the tubular box (3) (see figs. 5 and 6) has been foreseen, to avoid nodding or movements during its driving, and which can be supported on the rails (9), or not, allowing the assembly to be stiffened. Said bracing, support and guiding element (8) comprises, for example, a metallic structure, which comprises beams (80) transverse to the track arranged at a distance equal to the transverse width of the tubular box (3), and end fixing elements (81) on the rails (9) of the track (90). In this way, the drawer (3) rests laterally on the template thus configured during driving, avoiding deviations and pitching. Additionally, the support and guide element (8) can comprise cross-members (82) between the beams (80) (see fig. 6) arranged at a distance equal to the longitudinal width of the tubular drawer (3), so that the drawer is guided in these two directions.
Adicionalmente se ha previsto la posible la disposición de un retenedor de llenado del cajón (3) en el interior del mismo, que permite recuperar o extraer el cajón con el balasto contenido en su interior, sin tener que extraer el balasto de forma manual previamente. En el ejemplo mostrado en las figuras 7a y 7b, dicho retenedor de llenado del cajón (3) comprende una chapa lateral (15) de resistencia adecuada, en este caso de acero, dispuesta en su interior, fijada a las paredes del cajón (3) a través de un eje transversal (16), y con unas ramas (15a, 15b) definidas por encima y por debajo de dicho eje transversal (16). Así, al irse llenando el cajón (3) al penetrar el balasto y alcanzar la rama superior (15a) de la chapa lateral (15), empuja la misma alrededor del eje transversal (16), lo que ejerce un esfuerzo de compresión sobre el balasto de su rama inferior (15b), reteniéndole en el interior del cajón (3) al extraerlo. El propio proceso de hincado del cajón (3) activa el mecanismo que permite obtener la muestra de balasto íntegra en su interior. El resultado es que se puede extraer el balasto (2) contenido en el cajón (3) de forma mecánica y no manual. Dicho eje transversal (16) se encuentra idealmente dispuesto en la zona central posterior de la chapa lateral (15) para acentual este efecto al quedar excéntrico respecto a chapa lateral (15).Additionally, provision has been made for the provision of a drawer filling retainer (3) inside it, which allows the drawer to be retrieved or extracted with the ballast contained therein, without having to remove the ballast manually beforehand. In the example shown in Figures 7a and 7b, said drawer filling retainer (3) comprises a side plate (15) of adequate strength, in this case made of steel, arranged inside, fixed to the walls of the drawer (3 ) through a transverse axis (16), and with branches (15a, 15b) defined above and below said transverse axis (16). Thus, as the box (3) fills up as the ballast penetrates and reaches the upper branch (15a) of the side plate (15), it pushes it around the transverse axis (16), which exerts a compressive force on the ballast of its lower branch (15b), retaining it inside the box (3) when it is removed. The very process of driving the box (3) activates the mechanism that allows obtaining the entire ballast sample inside. The result is that the ballast (2) contained in the drawer (3) can be removed mechanically and not manually. Said transverse axis (16) is ideally arranged in the rear central area of the side plate (15) to accentuate this effect by being eccentric with respect to the side plate (15).
En cuanto a las dimensiones del cajón, en cuanto a longitud y sección, pueden ser diversas, con tal de que se obtenga un volumen de muestra que pueda considerarse representativo para su ensayo en laboratorio. Por ejemplo, longitud de 700 mm y sección cuadrada de 200 mm de lado.As for the dimensions of the drawer, in terms of length and section, they can be diverse, as long as a sample volume is obtained that can be considered representative for laboratory testing. For example, length of 700 mm and square section of 200 mm of side.
Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, se indica que la descripción de la misma y de su forma de realización preferente debe interpretarse de modo no limitativo, y que abarca la totalidad de las posibles variantes de realización que se deduzcan del contenido de la presente memoria y de las reivindicaciones. Having sufficiently described the nature of the invention, it is indicated that the description of the invention and its preferred embodiment should be interpreted in a non-limiting manner, and that it encompasses all of the possible embodiment variants that may be deduced from the content of this report. and claims.
Claims (15)
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