Sensores ópticos optimizan la seguridad de los trenes de alta velocidad chinos

Los sistemas de seguridad estructural aplicados en las redes ferroviarias de alta velocidad de China podrían aumentar su eficacia gracias a un nuevo enfoque tecnológico desarrollado por la Universidad Politécnica de Hong Kong, en el marco de un trabajo en el que también colaboraron especialistas de la Universidad Southwest Jiaotong y de la Universidad Dalian Jiaotong. El desarrollo, centrado en la tecnología de fibra óptica, utiliza una versión avanzada de los sensores Fiber Bragg Grating (FBG).

Los investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong y sus socios ya han trabajado en la incorporación del nuevo sistema de monitoreo basado en sensores Fiber Bragg Grating (FBG), en distintos servicios ferroviarios de alta velocidad en China. El desarrollo ha sido dado a conocer a través de una nota de prensa de la Universidad Politécnica de Hong Kong, y también en un artículo del medio R&D.

Los sensores ópticos aplicados proporcionan información sobre las vibraciones, la aceleración y los cambios de temperatura, datos que ayudan al personal encargado a controlar el estado de las vías y vagones de ferrocarril, así como también a analizar todo lo referido al mantenimiento en general de la infraestructura ferroviaria.

Según el profesor Alex Wai, uno de los especialistas de la Universidad Politécnica de Hong Kong que participó en la investigación, la tecnología de fibra óptica ha cambiado radicalmente la forma de comunicarse y transmitir información, y su aplicación se ha extendido a una amplia gama de campos, incluyendo los sistemas de monitoreo y medición en ingeniería estructural.

Amplios beneficios

En consecuencia, las características propias de la tecnología de fibra óptica ofrecen muchas ventajas para su uso en sistemas de ferrocarril, y hacen que sus sensores resulten ideales para su empleo en el control de las condiciones de seguridad estructural de este tipo de infraestructuras.

El sistema desarrollado proporciona datos en tiempo real para su análisis por parte de los expertos en ingeniería. También permite realizar un seguimiento de la velocidad del tren, del equilibrio de los ejes y de los datos de vibración, para el registro de toda esa información y su posterior análisis.

La innovación no solamente beneficia a los trenes de alta velocidad en funcionamiento, sino que también contribuye a una mayor investigación en el campo de las tecnologías de monitoreo y seguimiento, tan importante para la industria ferroviaria. Para ello, la Universidad Politécnica de Hong Kong ha creado un equipo interdepartamental de investigación, con el propósito de estudiar el uso de la tecnología de fibra óptica en diferentes entornos.

Los especialistas han trabajado en la instalación de sensores ópticos en la nueva generación de trenes de inspección de alta velocidad, dedicados exclusivamente al monitoreo de las redes ferroviarias en China. Por ejemplo, sensores ópticos para la medición de la presión del viento, que buscan evaluar el impacto de este factor sobre los trenes y las estructuras, ya han sido instalados con éxito.

Adelantos tecnológicos y ahorro económico

Cabe destacar que, mientras los sensores electrónicos tradicionales requieren gran espacio para su instrumentación, protección y cableado, con el objetivo de soportar interferencias electromagnéticas, los sensores FBG empleados en el marco de esta investigación se fabrican en pequeñas fibras ópticas, que no se ven afectadas por interferencias externas.

De esta forma, pueden controlar puntos y estructuras que nunca podrían ser alcanzadas por los sensores eléctricos convencionales, transformando puntos que antes eran inaccesibles en áreas fácilmente accesibles y susceptibles de ser monitoreadas. Asimismo, cualquier cambio en la intensidad de la señal recibida no afecta a la información, garantizando así que los sistemas de seguridad sean altamente fiables.

Otra característica única de los sistemas FBG es que cientos de sensores pueden aplicarse a lo largo de una única fibra óptica de hasta 100 kilómetros de longitud, midiendo diversos parámetros como temperatura, presión, vibración, aceleración e inclinación, y sustituyendo a los diferentes sistemas convencionales individuales de detección. Este enfoque integrado permite a su vez un importante ahorro económico.

Por último, el equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong también ha iniciado un proyecto junto con China CNR Corporation, la Universidad Southwest Jiaotong y la Universidad Dalian Jiaotong para desarrollar una tecnología de amortiguación inteligente, que permitirá mejorar la estabilidad de los trenes de alta velocidad.