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Sistema robótico teledirigido de señalización y balizamiento
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XII Premio Nacional ACEX a la seguridad en conservación
Categoría: Asociados
Proponente: Proyecto candidato: Sistema robótico teledirigido de señalización y balizamiento
Sistema robótico teledirigido de señalización y balizamiento
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1.- OBJETO
El presente informe se elabora para la convocatoria de la XII edición del premio
nacional ACEX a la seguridad en conservación.
La experiencia de PAVASAL, E.C.S.A. en la conservación de carreteras permite
conocer de primera mano los riesgos a los que se exponen los trabajadores que día a
día trabajan en las carreteras. En las vías de gran capacidad (autovías y autopistas) y
elevada IMD existe una mayor probabilidad de riesgo de atropello al cruzar la calzada,
que en otras vías (carretas convencionales) con menores IMD´s y velocidad de
circulación.
Por ello hemos desarrollado la siguiente idea para reducir en la medida de lo posible la
posibilidad de atropello de los operarios de conservación en las labores de
señalización de las obras de mantenimiento de las carreteras.
2.- PROBLEMÁTICA
La norma 8.3-IC sobre “Señalización de obras” aprobada por orden Ministerial, de 31
de agosto de 1987, establece en su primer apartado las funciones de la misma:
Cuando en la plataforma de una vía o en sus proximidades existan circunstancias
relacionadas con la ejecución de obras fijas en dichas zonas y que puedan representar
un peligro para la circulación, interfiriendo su normal desarrollo, la señalización de
obras tiene por objeto:
• Informar al usuario de la presencia de las obras.
• Ordenar la circulación en la zona por ellas afectada.
• Modificar su comportamiento, adaptándolo a la situación no habitual representada por las obras y sus circunstancias específicas.
Con ello se pretende conseguir una mayor seguridad, tanto para los usuarios como
para los trabajadores de la obra, y limitar el deterioro del nivel de servicio de la vía
afectada.
La norma habla de dotar de seguridad a los trabajadores de la obra, pero pasa por alto
que para dotar de seguridad a los trabajadores del tajo en concreto, previamente se
debe haber colocado la señalización y el balizamien to de obra, y en dicha
colocación también existe un peligro , sobre todo, cada vez que se quiere colocar
cualquier elemento en el arcén izquierdo.
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El manual de ejemplos de señalización de obras fijas establece los ejemplos prácticos,
que siguiendo las pautas y especificaciones de la Norma 8.3-IC permite realizar los
cortes de carril o calzada de forma adecuada. En prácticamente todos los ejemplos se
requiere disponer señalización y balizamiento de obras en los arcenes izquierdos .
Corte de carril derecho Corte de carril izquierdo
Por la propia inherencia del trabajo, cada vez que es necesario colocar una señal en el
arcén izquierdo, un operario debe cruzar la calzada cargado con una señal de obras y
su trípode (M), mientras otro operario coloca la señal del arcén derecho (D) y otro
realiza las funciones de bandera para preseñalizar toda la operación al tráfico que
circula por la vía (B).
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Una vez colocada la señal del arcén izquierdo, el trabajador que la ha trasportado y
colocado debe volver a cruzar la calzada de nuevo al arcén derecho, donde se localiza
el vehículo de trabajo, para volver a coger otra señal y repetir el proceso un mínimo de
cuatro veces más (se colocan como mínimo cinco señales: TP-18, TR-301, S-52, TR-
305 y TR-301).
Esta operación de cruce de calzada resulta muy complicada, sobretodo teniendo en
cuenta el peso de las señales con su trípode, entre 15 y 20 kg, dependiendo del tipo
de señal, y el tamaño de las mismas, 135 cm de lado las triangulares, 90 cm de
diámetro las circulares y 135x90 cm las rectangulares.
Hasta que toda la operación de colocación de señales en arcén derecho e izquierdo no
se ha visto completada, no es posible colocar la cuña de conos donde se ubican la
señal R-400 y los paneles direccionales TB-1, para iniciar de forma segura (con los
vehículos de señalización dispuestos en el propio carril) la colocación de conos a lo
largo del carril que se quiere cortar para trabajar.
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Por lo anteriormente expuesto se considera que el mayor peligro al que probablemente
se expone un operario de conservación es el de la colocación y retirada de la
señalización de obras en los arcenes izquierdos de las vías de gran capacidad, ya que
el trabajador debe cruzar la vía cargado con una señal que le resta capacidad de
maniobra por el peso y forma de las señales.
3.- PROPUESTA
Para eliminar el riesgo de atropello en la disposición de las señales de obras en los
arcenes interiores de las vías de gran capacidad, se ha pensado en el desarrollo de un
vehículo robótico teledirigido que pueda realizar las mismas operaciones, cruce y
colocación de señales, en las mismas condiciones que lo haría un operario de
conservación pero evitando poner en riesgo al propio trabajador.
El vehículo consiste en una plataforma móvil para el transporte de las señales, dotada
de un brazo robótico que permita la carga y descarga de la señal. El vehículo será
manejado por el propio operario de conservación que estará situado y señalizado de
forma segura en el arcén derecho de la vía. Este manejo se realizara mediante una
consola que tendrá los mandos y botones de los dispositivos de control así como una
pantalla de visualización de la cámara de la plataforma que permitirá al operario ver
mejor el punto de colocación de la señal.
El diseño del vehículo y sus características se deben adaptar a las necesidades
propias del trabajo que se tiene que desempeñar. Por lo tanto se ha pensado que para
el traslado de las señales (debido a su peso y dimensiones) el vehículo que mejor se
adapta es una plataforma móvil dotada de un brazo para las operaciones de carga y
descarga. Dicha plataforma se coloca sobre 4 ruedas motrices de alta potencia que
garantizan la reacción inmediata del vehículo en cualquier momento. La velocidad
máxima del vehículo cargado es de 3 m/s para permitir el cruzamiento de calzadas de
hasta 4 carriles de forma rápida y segura.
Las especificaciones técnicas del vehículo son las siguientes:
• Peso: 65 Kg
• Capacidad de Carga: 75 Kg
• Velocidad máxima: 3 m/segundo
• Clase de Protección: IP65 / IP67
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• Autonomía: 5 horas
• Baterías. 16X 3,3V LiFePO4
• Motores: 4 x 500W servomotores eléctricos
• Rango de Temperaturas de funcionamiento: -5º a +50º C
• Máxima pendiente – 30º
• Comunicaciones: Wifi 802.11n
La plataforma tiene unas dimensiones de 900x700 mm, para poder colocar las señales
apoyadas sobre el bastidor del trípode. El operario desplegará previamente el bastidor
del trípode que tendrá una estructura piramidal para garantizar la estabilidad de la
señal una vez colocada. Para fijar las señales a la plataforma es necesario hacer uso
del brazo robótico así como de dos ganchos de sujeción situados en la parte opuesta
de la plataforma que evitan el desplazamiento de la señal en el momento del cruce de
la calzada.
La plataforma está fabricada con materiales resistentes, para soportar el peso de las
señales, pero ligeros, para minimizar los daños a terceros en caso de atropello del
vehículo. Además está dotada de focos LED dispuestos por todo el perímetro para
alertar de su posición a los vehículos que circulan por la calzada.
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El operario colocará la señal sobre la plataforma en el arcén derecho, y en cuanto
encuentre una posibilidad de cruce dirigirá perpendicularmente la plataforma al lado
izquierdo de la calzada, hasta el arcén. Previamente deberá introducir en la consola de
control el número de carriles que se dispone a cruzar. Con ello el vehículo calcula la
distancia aproximada que debe recorrer, cruzando los primeros carriles a la velocidad
máxima y el último carril lo recorre a velocidad menor para controlar mejor el punto de
parada.
Este punto de parada viene determinado por dos tipos de sensores que posee el
vehículo. El primer tipo es un sensor de detección de marcas viales. Una vez que el
vehículo está en el último carril (dato que sabe por la distancia recorrida y la
información aportada por el operario) se activan los detectores de marcas viales
situados en los bordes de la plataforma móvil. Una vez que se rebasa la primera línea
del arcén el vehículo reduce la velocidad y se detiene del todo una vez sobrepasa el
sensor del otro costado la línea del arcén.
El segundo tipo de sensor que nos va a facilitar el control de la operación es un sensor
de obstáculos. Estos sensores están dispuestos en el perímetro de la plataforma y
sirven para evitar que ésta colisione con cualquier obstáculo. En caso de que el arcén
izquierdo sea de menor tamaño que la plataforma móvil, debido a la presencia de
barreras de seguridad o de un cierto desnivel al borde del arcén, el vehículo lo detecta
y se detiene justo en el límite de contacto con el obstáculo.
Señal de obras con bastidor
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Una vez alcanzado el lugar exacto del arcén izquierdo donde se pretende colocar la
señal, el operario abrirá los ganchos de sujeción auxiliares (que mantenían estable la
señal sobre la plataforma en el desplazamiento) y con la ayuda del brazo robótico
situará la señal sobre la vía. Para mejorar la precisión del punto de colocación la
plataforma dispone de una cámara cuyas imágenes las puede visualizar el operario a
través de la pantalla de la consola de control.
Una vez colocada la señal en su ubicación definitiva el operario plegará de nuevo el
brazo robótico y esperará el momento seguro para realizar el cruce de vuelta de la
plataforma móvil y repetir la operación con el resto de señales y los primeros conos de
la cuña de corte de carril (en caso de corte de carril izquierdo). En cuanto estén
colocados estos elementos ya se podrá disponer el vehículo de conservación, que ya
estará debidamente señalizado y balizado por los elementos colocados con la
plataforma, en el carril izquierdo y completar la señalización del corte de carril.
Para la recogida de las señales la operativa sería similar pero con una complicación
añadida, pues en este caso las señales a recoger tienen una posición fija y debemos
disponer la plataforma junto a ellas para poder engancharlas con el brazo. Para ello el
vehículo cruzará igualmente la calzada hasta el arcén izquierdo como antes, en un
punto próximo a la ubicación de la señal. Una vez ubicada la plataforma móvil en el
arcén, el operario desplegará las ruedas supletorias (elevando la plataforma y dejando
en el aire las ruedas principales) que permiten desplazar longitudinalmente la
plataforma por el arcén y aproximarla al máximo a la señal con el apoyo de los
sensores y la cámara.
Situada la plataforma junto a la señal ya se puede realizar la operación de recogida y
carga de la señal. Una vez situada la señal sobre la plataforma y fijada con los
ganchos y el brazo, volverá a cruzar la calzada en el momento indicado por el
operario. Cuando la plataforma móvil haya alcanzado el arcén derecho, el operario
descargará la señal, plegará el bastidor del trípode y acopiará la señal en el vehículo
de trabajo, dando por concluida la operación de retirada de la señal de obra del arcén
izquierdo.
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4. CONCLUSIÓN
La implementación de esta plataforma robotizada en los trabajos de señalización de
obras en vías de gran capacidad, supondría una considerable mejora en la seguridad
de los trabajadores de conservación, evitando el riesgo de atropello al no ser
necesario tener que cruzar la calzada a pie. Con este procedimiento, en caso de
atropello del dispositivo solo se verán afectados los vehículos implicados, con un nivel
de daños contenido y sin heridos graves o muertos por atropello directo, lo que
conlleva un enorme beneficio en cuanto a las condiciones de trabajo y niveles de
riesgo de los trabajadores de conservación.
El coste de implementación de la plataforma dependerá en gran medida del grado de
demanda del producto, así como de los sistemas de control finalmente elegidos, por lo
que en esta fase de desarrollo del producto resulta difícil hacer una estimación del
coste final.
En cualquier caso, aunque la inversión inicial sea elevada, esta se amortizará con
creces a lo largo de la vida útil de la plataforma, teniendo en cuenta los enormes
beneficios que conlleva su utilización en materia de seguridad para el personal de
conservación.
