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Sistema de detección de cajas calientes en la línea de alta velocidad Nuremberg-Ingolstadt

Sistema de detección de cajas calientes Phoenix MB

Paneles de señalización parada HBD frente al túnel Denkendorf, en Alemania . Los trenes con cajas calientes detectadas deben detenerse en este punto.

Un sistema de detección de cajas calientes (HBD, Hot Box Detection​) se utiliza para detectar el calentamiento indebido de los rodamientos de los ejes en los vehículos ferroviarios (llamados cajas calientes). Estos puntos calientes pueden ser indicativos de problemas potenciales en los rodamientos, como el sobrecalentamiento debido a la fricción excesiva, la falta de lubricación o el desgaste excesivo. Un calentamiento excesivo de un rodamiento de eje puede resultar en la fractura del eje y, como consecuencia, en el descarrilamiento del vagón; o debido al calor generado y a la posible formación de chispas, puede provocar la ignición de mercancías inflamables en el tren y, por lo tanto, un incendio.

Las instalaciones de detección de cajas calientes se combinan principalmente con instalaciones de detección de grasa caliente (HWD, Hot Wheel Detection) en un sistema conjunto que monitorea el calentamiento excesivo de los frenos en lugar de los rodamientos de los ejes, utilizando los mismos principios. Esto permite detectar, por ejemplo, frenos atascados.

Historia

Históricamente, la detección de cajas calientes en los trenes se basaba en métodos manuales, donde los operarios inspeccionaban visualmente los vagones en busca de signos de sobrecalentamiento. Sin embargo, este enfoque era lento, poco eficiente y propenso a errores humanos.

En los primeros sistemas automatizados, los sensores de detección de temperatura se ubicaban en puntos estratégicos de los vagones, como los cubos de las ruedas o los cojinetes de los rodamientos. Estos sensores estaban conectados a sistemas de monitoreo centralizados que registraban y analizaban los datos en tiempo real. Si se detectaba un punto caliente, se generaba una alarma y se tomaban medidas correctivas.

Con el tiempo, la tecnología de detección de cajas calientes ha evolucionado aún más. Se han desarrollado sistemas basados en fibra óptica, que permiten una supervisión más precisa y detección temprana de problemas en los rodamientos. Estos sistemas utilizan sensores de fibra óptica distribuidos a lo largo de los ejes de los vagones para medir la temperatura en tiempo real. La fibra óptica puede resistir condiciones extremas, como altas temperaturas y vibraciones, lo que la hace adecuada para entornos ferroviarios.

Funcionamiento

Desde el punto de vista técnico, se utilizan sensores infrarrojos que se instalan en el área de la vía y miden la temperatura de los rodamientos de los ejes de los vehículos que pasan. Estos sensores transmiten los valores de temperatura medidos a un sistema de evaluación. Si se supera un valor determinado, se envía automáticamente una notificación al operador del servicio correspondiente, quien tomará las medidas necesarias para garantizar la seguridad de la operación ferroviaria.

En los sistemas más modernos, un sistema combinado de monitorización de rodamientos de ejes y frenos (HBD/HWD) generalmente consta de tres sensores. Dos de estos sensores forman parte del componente HBD del sistema. Estos sensores se ubican fuera de las vías, cerca del centro del carril, y se utilizan para medir la temperatura de los rodamientos de ejes que pasan por encima de ellos. Si la temperatura del rodamiento de eje supera un límite predefinido, se activa una alarma.

Por otro lado, la parte HWD del sistema consiste en un sensor montado entre los dos rieles, en el durmiente. Este sensor se utiliza para medir la temperatura de un freno que se encuentra diagonalmente en el lado opuesto de la vía. Si la temperatura del rodamiento de rueda supera un límite predefinido, también se activa una alarma. Esta alarma puede ser una "alarma cálida" (Warm alarm) o una "alarma caliente" (Hot alarm).

A diferencia del componente HBD, en un HWD solo es necesario monitorizar uno de los dos frenos, ya que estos se aplican o liberan simultáneamente en ambos lados del eje según el diseño del sistema.

Actualmente existen sistemas que utilizan hasta 8 sensores, los cuales pueden monitorizar de manera flexible diferentes posiciones de rodamientos de ejes o diferentes tipos de frenos, y también pueden proporcionar redundancia en la supervisión. Esto permite una mayor adaptabilidad y capacidad de detección en función de las necesidades específicas de cada instalación.

La especificación de los sistemas de detección de cajas calientes se realiza en Europa según la norma DIN EN 15437-1, así como de acuerdo con la Especificación Técnica de Interoperabilidad (TSI, por sus siglas en inglés). Estas normas y especificaciones establecen los requisitos técnicos y de seguridad para el diseño, instalación y funcionamiento de las instalaciones de detección de cajas calientes en el ámbito ferroviario europeo. Para detectar de manera confiable cajas calientes y frenos fijos en un vehículo ferroviario, los ejes también deben estar construidos de acuerdo con las especificaciones mencionadas.

Ademas, estos sistemas pueden tener capacidades adicionales, como la detección de frenos defectuosos, la detección de la velocidad del tren, o la medición del peso de los vagones, utilizando sensores y tecnologías complementarias.

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