espiral

Una espiral es una sección de vía férrea que se curva sobre sí misma, cruzándose por encima o por debajo de su propia alineación para ganar elevación, gestionando al mismo tiempo las limitaciones de un terreno empinado. A diferencia de un simple zigzag, que invierte la dirección a lo largo de un camino lineal, una espiral traza un camino circular o casi circular que permite a un tren ascender una altitud significativa dentro de una huella relativamente compacta. La vía se cruza a nivel (raro y estructuralmente complejo) o mediante un puente o túnel, permitiendo que el tren gane quizás de 30 a 100 metros de elevación en un solo bucle antes de continuar cuesta arriba con una pendiente más suave.

Las espirales se diseñan cuando el terreno disponible no permite que una pendiente convencional cumpla con la restricción de inclinación, y cuando los zigzags consumirían demasiado derecho de vía o serían operacionalmente inconvenientes. Los ferrocarriles de montaña en los Alpes, los Andes y otras cordilleras han utilizado espirales desde el siglo XIX. El ferrocarril de Gotthard en Suiza incorpora secciones en espiral; el ferrocarril Central en la India, que asciende hacia las colinas de Nilgiri, también las utiliza. Los ferrocarriles de cremallera modernos a menudo emplean espirales porque sirven tanto para pendientes pronunciadas como para cambios bruscos de elevación simultáneamente.

Geometría y estructura

El radio de una espiral depende de la velocidad máxima que permite el ferrocarril y del peso del material rodante. Una espiral más cerrada (radio más pequeño) gana altura más rápidamente, pero impone restricciones de curva más estrictas en la vía, los bogies y los sistemas de acoplamiento. Los radios típicos oscilan entre 150 y 300 metros para líneas de ancho estándar, aunque los ferrocarriles de cremallera pueden operar en espirales más cerradas. La pendiente dentro de la espiral generalmente permanece constante, a menudo entre el 4 y el 8 por ciento en ferrocarriles de adherencia, o tan pronunciada como del 12 al 15 por ciento en sistemas de cremallera. El diseño de la holgura y la línea de visión se vuelve crítico donde la vía se superpone, ya que un tren en el bucle superior debe tener una separación vertical y horizontal adecuada del bucle inferior para evitar colisiones o descarrilamientos.

La construcción de una espiral requiere un levantamiento topográfico y obras civiles precisos. Donde la vía se cruza en un puente, la plataforma del puente debe soportar el peso total de un tren más las cargas dinámicas. Cuando se utiliza un túnel, la espiral puede perforarse a través de roca o tierra, con los bucles superior e inferior separados por material sólido. La deformación o el asentamiento después de la construcción pueden agrietar o desalinear la vía, especialmente en terrenos blandos, lo que convierte a las espirales en activos sensibles al mantenimiento.

El término espiral aparece porque la vía traza un camino helicoidal o en forma de espiral cuando se ve en tres dimensiones, ascendiendo en una curva continua en lugar de retroceder bruscamente como en un zigzag. Esto la distingue de los diseños de loop-the-loop que se encuentran en algunos ferrocarriles históricos, que son círculos cerrados que devuelven el tren a su punto de partida, y de la espiral descendente o espiral cuesta abajo utilizada en algunos ferrocarriles mineros y pendientes industriales.