Sistemas de control en la industria ferroviaria

Sistemas de control en la industria ferroviaria
Ayoze Amaro García
Índice
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Introducción.............................................................................................
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TGV en detalle.........................................................................................
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AVE en detalle.........................................................................................
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Sistema de señalización TVM............................................................... 15
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Videovigilancia.......................................................................................
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Sistema ATLAS de nueva señalización...............................................
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URBALIS.................................................................................................
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Etrain: Servicio de ayuda al mantenimiento......................................
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Conectividad 802.11 en trenes de alta velocidad...............................
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Bibliografía............................................................................................... 23
Introducción
A finales de la década de los 70 y tras los resultados obtenidos por el tren bala
japonés Francia decide poner en funcionamiento, en el año 1978, una línea de tren de alta
velocidad como una opción más de transporte entre sus principales ciudades (París y Lyon
fue su primera línea). Hoy en día esta industria se ha ido expandiendo por los diferentes
países de la Unión, existiendo varios sistemas en los diferentes países: ICE en Alemania,
AVE en España, TGV en Francia y Eurostar entre este último y el Reino Unido entre otros
ejemplos, aunque también los hay por Suiza, Italia o que conectan el Benelux con el resto
de la red principal europea.
Debido a esta iniciativa individual de cada país y a una ausencia de trabajo en
conjunto entre los integrantes de la actual Unión Europea cada Estado fue incorporando
sus propias líneas de alta velocidad a medida que conseguían financiarlos o ver la
necesidad real de este sistema debido entre otra causas al bajo índice de emisión de CO2
del tren de alta velocidad comparado con avión, tren convencional o coche privado.
El TGV francés (acrónimo de Train à Grande Vitesse) original no era impulsado
eléctricamente sino que lo hacía mediante turbina de gas, llegándose con este modelo a
velocidades máximas de 318km/h, sin embargo debido a la fecha en que se estaba
investigando sobre este modelo (principios de 1970) y que fue en el 1973 cuando hubo una
gran crisis energética debido a una súbita carestía del petróleo este sistema se abandonó en
favor del eléctrico (cabe señalar el potencial nuclear que posee este país para producir
energía), sistema el cual ha sido implantado en la totalidad de trenes de alta velocidad
sobre vías (descontando trenes de suspensión magnética).
La llegada de la alta velocidad a España fue en 1992 con una línea entre Madrid y
Sevilla con motivo de la exposición universal de ese mismo año, los cuales reducían las
cinco horas de trayecto en tren convencional a sólo dos y media. Debido al éxito obtenido
y a la adquisición de nuevas máquinas se ampliaron los servicios llegando también a
Córdoba o Málaga. Actualmente el AVE llega desde la capital hasta Barcelona pasando por
Zaragoza en poco más de dos horas y media.
TGV
Debido a que durante muchos años las líneas de trenes convencionales no daban
abasto al tráfico de viajeros que generaba entre los principales núcleos industriales y de
población, con lo que como ya se comentó anteriormente la compañía nacional francesa de
ferrocarriles apostó por los trenes de alta velocidad impulsados por turbina de gas,
estrategia que se abandonó debido al encarecimiento de esta materia prima tras la crisis de
1973 y se optó por la energía eléctrica, mucho más barata debido al potencial que tiene el
país para generarla de forma eficaz.
Una gran parte del total de desplazamientos que se realizaban en el interior del país
en los que un vuelo convencional tardaría tres horas han sido sustituidos por el uso de este
tren debido a que, si bien el vuelo es más corto, debido a las formalidades de las entidades
aéreas así como revisión de instrumental antes de cada vuelo o al menor protocolo el
resultado final era que el tren completa el recorrido en menos tiempo. Además de lo
anteriormente citado cabe señalar también que las estaciones de tren por lo general están
mucho más cerca de los centros de las ciudades que los propios aeropuertos, con lo que
ello unido al hecho de que este tipo de transporte sea muy seguro debido a la escasez de
accidentes acontecidos ha llevado al gran éxito cosechado por este servicio.
Para que un tren de estas características pueda mantener velocidades de crucero tan
elevadas es preciso que el diseño de las vías sea muy ajustado. En cuanto a la primera
restricción es preciso aumentar el radio de las curvas hasta al menos siete kilómetros para
que los pasajeros no sientan aumentar demasiado la fuerza centrífuga mientras se
desplaza el tren sobre la curva a la máxima velocidad posible. Además, gracias a la inercia
que poseen estos vehículos se hace posible que puedan ascender pendientes de mayor
grado que lo que conseguiría un tren convencional sin un excesivo gasto energético extra,
siendo posible también superar mejor los descensos.
La alineación de las vías ha de ser más exacta que en los trazados convencionales y el
balasto está mas profundamente situado, permitiendo un incremento de carga que puede
soportar la vía y una mejor estabilidad, además de tener un mayor número de traviesas
por kilómetro. Se usa también soldadura continua en los carriles para evitar el traqueteo a
altas velocidades, siendo el carril de tipo internacional IUC 60. A pesar de las restricciones
en cuanto al acondicionamiento de la vía para la circulación del TGV éste puede rodar
sobre vía convencional aunque su velocidad está limitada por razones de seguridad a
aproximadamente 220km/h.
Sin embargo sobre las líneas de alta velocidad únicamente circulan los trenes capaces de
desarrollar velocidades superiores a los 250km/h puesto que de lo contrario la capacidad
de estás costosas vías quedaría severamente mermada, con el consiguiente gasto. Tampoco
es posible la circulación de mercancías debido a que las turbulencias generadas al paso de
los trenes podrían llegar a desestabilizar los vagones de transporte, con el peligro que ello
conlleva.
En cuanto a la alimentación las líneas del TGV están electrificadas con corriente alterna de
50Hz y 25kV. Los hilos de la catenaria se mantienen a una tensión algo mayor que en las
líneas normales debido a que el pantógrafo provoca oscilaciones en ellos y la onda debería
viajar más rápido que el tren para evitar producir ondas estacionarias que pudieran causar
la ruptura del cable. Para evitarlo se modificaron los transformadores-reductores de los
vagones motores y también la tensión necesaria para el correcto funcionamiento es tomada
únicamente del pantógrafo trasero, estando el delantero bajado, para de este modo evitar
las peligrosas oscilaciones. La energía alcanza la parte delantera del tren mediante un
cable de alta tensión que lo recorre a través del techo de los vagones. Sin embargo en
trenes más largos como el Eurostar (que conecta el Reino Unido con Francia) no ocurre
este problema puesto que las oscilaciones se atenúan lo suficiente con la distancia como
para que ambos pantógrafos puedan estar alzados con total seguridad, evitando así el
paso de un cable a través de los vagones. Además todos los vagones motores de este tipo
de trenes son al menos bitensión, es decir, además de la tensión alterna para la que están
previstos funcionan con la alimentación en corriente continua de 1.5kV de las antiguas
líneas de tren, para con ello mantener la compatibilidad de funcionamiento entre vías
nuevas y antiguas. Si además el vehículo pretende pisar suelo alemán será necesario que
funcione también a 3kV de tensión continua, con lo que puesto que esta interconexión de
países es lo que se pretende la gran mayoría de los trenes funcionan con politensión, que
es como se conoce a esta capacidad de trabajar con distintos voltajes en los diferentes
territorios. Cuando esto ocurre la cabina avisa al maquinista para que desactive los
motores de tracción y baje los pantógrafos, seleccione la alimentación correcta y vuelva a
subir los pantógrafos y a conectar los motores.
El TGV tiene una serie de componentes que se describen brevemente a
continuación:
-Pantógrafo:Es un dispositivo anclado al techo del vagón motor el cual tras ser desplegado
permite obtener la energía del cable que está sobre el tren, manteniendo el contacto con el
cable en todo momento con unas oscilaciones mínimas y siendo accionado de forma
hidráulica.
-Transformador principal: Se encarga de convertir la de de 25kV a 50Hz a 1500V y 50Hz.
-Puente rectificador-controlador de tiristores: Rectifica la salida del elemento anterior
hasta conseguir 1500V DC. Además de rectificar, los tiristores son capaces de cortar la
corriente de salida funcionando como un interruptor. Posteriormente esta salida es
enviada a cada uno de los motores.
-Inversores de tracción: Convierten la entrada de DC en una señal controlada por
ordenador de frecuencia variable y trifásica para controlar los motores de tracción de la
máquina. Cada uno de los motores lleva acoplado uno de estos inversores y si por
cualquier razón alguno de ellos sufriera de un mal funcionamiento el conductor podría o
bien reiniciarlo o bien simplemente apagarlo desde la cabina, puesto que hay energía
suficiente para continuar el viaje sin el empuje de ese motor.
-Antenas de señalización: Existen dos en cada extremo del tren aunque únicamente dos de
ellas a la vez funcionan (las que van en el sentido de la ruta), como ya se explicará.
-Ordenadores de a bordo: Controlan todos los subsistemas internos del tren y pueden
ayudar a diagnosticar fallos del sistema o incluso generar un informe de mantenimiento
que será transmitido por radio a su llegada a la estación. Un ejemplo de la cantidad de
dispositivos incluidos en un tren de estas características (la mayoría de los cuales no está
disponible al público en general) se puede ver en la siguiente fotografía:
Finalmente se incluye a continuación una ligera descripción de la locomotora del
TGV-A, que se utiliza en la rama atlántica de este servicio:
La locomotora del TGV Atlántico pesa sólo 67,8 tm, ya que el revestimiento exterior es de
aleación ligera y el bastidor y la estructura son de acero especial. Como en la Serie 1
Británica, los motores están acoplados en la estructura y se conectan al bogie por medio de
una transmisión flexible.
Longitud total: 22.15 m.
Anchura máxima: 2.814 m.
Altura máxima sobre raíles: 4.1 m.
Peso: 67.8 Tm.
Número de ejes con tracción: 4.
Suministro eléctrico: AC monofásica a 25kV y 50Hz.
Motores: 8 trifásicos síncronos.
Potencia media: 1500CV.
Alta velocidad española.
La primera línea de alta velocidad (para la cual se eligió ancho de vía internacional
con la intención de aprovechar trenes e instalaciones probadas anteriormente en Europa)
en España se inaugura el 14 de abril de 1992 como ya se comentó anteriormente con
motivo de la exposición universal de ese mismo año que tenía lugar en Sevilla, y enlazaba
esta ciudad con la capital en un trayecto de poco más de dos horas y media. Las primeras
locomotoras que prestaban este servicio eran de la serie 100 de Renfe, derivadas del TGV
francés en su versión atlántica, capaz de alcanzar velocidades de hasta 300km/h.
Actualmente España cuenta con una red de alta velocidad en expansión (en parte debido a
un tardía incorporación a este servicio) y con una gran cantidad de modelos de trenes con
diferentes tecnologías y modelos de desarrollo propio, tales son los casos de Talgo o CAF,
para resolver los problemas de los diferentes anchos de vía o diferentes sistemas de
señalización, que debido a como se citó anteriormente cada país ha ido incorporando
dentro de sus fronteras su propio sistema de señalización con el consiguiente problema al
tener que hacer a los trenes internacionales operables en todos los territorios por los que
circulen.
Desde la inclusión de esa primera línea de alta velocidad la red ferroviaria española
se ha visto incrementada notablemente, con tres líneas en pleno funcionamiento y muchas
otras en construcción o en fase de proyecto. Se pretende que para el 2010 España cuente
con aproximadamente 2200 km de vías de AVE, superando así a países punteros en esta
tecnología como pueden ser Japón o Francia.
Además de la línea de Sevilla en 1992 fueron incorporándose distintos servicios de
alta velocidad a lo largo de la geografía española. En 1997 entró en servicio el Euromed, un
tren de alta velocidad de ancho ibérico que cubre la línea entre Barcelona y Alicante
pasando por el litoral mediterráneo. A éste se le unirían en 1999 el Alaris entre Madrid y
Valencia vía Albacete a una velocidad máxima de 200km/h. En 2004 se inaugura el servicio
Avant entre Sevilla y Córdoba con nueva maquinaria de la serie 104 de Renfe, la misma
serie 104 cubre la línea de la capital del Estado hasta Puertollano en 2005 y la serie 102 une
en 2005 también el centro peninsular con Huesca a través de Zaragoza, comenzando así la
unión del centro del país con las grandes líneas de alta velocidad europeas.
Gracias a la entrada en el país del sistema de señalización ERTMS de nivel 1,
sistema que lo hace compatible con los trenes franceses en un principio y con el resto de
Europa en sus fases posteriores permite que la línea entre Madrid y Lleida vía Zaragoza
aumenten su velocidad de crucero de 200 a 250km/h con los mismos trenes empleados.
Cuando se ponga en funcionamiento el nivel dos de este sistema se podrán alcanzar
velocidades de hasta 350km/h.
Como el Talgo ha sido muy importante en la industria ferroviaria española no sólo
por tratarse de una empresa que actualmente provee de maquinaria de alta velocidad al
sistema de AVE sino por ser una empresa nacional, con el consiguiente empleo y riqueza
generados se comentará algo de la historia de la compañía y se expondrá información
sobre el Talgo 350, perteneciente a la serie 102 de Renfe.
Se muestran a continuación las características básicas de esta máquina así como una
fotografía de la misma, a partir de la cual se observa a simple vista la razón de que los
entendidos en la materia lo llame “el pato”:
Locomotora eléctrica fabricada por Talgo en colaboración con Adtranz compuesta por dos
cabezas motrices y de un máximo de 12 coches de pasajeros. En su estreno en la línea del
Ave Madrid - Sevilla en el año 2000 alcanzó una velocidad máxima de 340 km/h, velocidad
que fue superada en marzo de 2001 con 359 km/h.
Ancho de vía: 1.435 mm
Velocidad comercial máxima: 350 km/h
Aceleración lateral máxima en curva: 1.2 m/s2
Tracción: Eléctrica
Ejes tractores: 8
Número máximo de ejes del tren: 21
Peso máximo por eje: 17 t
Longitud máxima del tren: 200 m
Sentido de marcha: Bidireccional ("push-pull")
Alimentación eléctrica: 25 kV, 50 Hz
Potencia: 4.000 kW
Grupos de potencia: Dos grupos idénticos e independientes
Empate: 2.65 metros
Frontal Aerodinámico: Diseñado en túnel de viento
Equipo de freno neumático: Tres discos por eje (dos de ellos en las ruedas)
Equipo de freno eléctrico: De recuperación (4.200 kW) y reostático (3.200 kW)
Cajas: Ligeras, estancas y resistentes a los cambios de presión en los túneles y en los
cruzamientos. Muy bajo peso por plaza.
Unión entre coches: Articulada, con sistemas antivuelco y antiacaballamiento.
Centro de gravedad: A baja altura, mejorando la estabilidad de marcha.
Rodaduras: De un solo eje, con ruedas independientes y suspensión primaria, situadas
entre los coches.
Ejes de Rodadura: Permanentemente guiados sobre la vía, manteniéndose las ruedas
paralelas al carril tanto en recta como en curva.
Suspensión principal: Pendular neumática, con inclinación natural de las cajas hacia el
interior de las curvas.
Frenado Neumático:Sobre cuatro discos por eje, con sistema ABS.
Aire Acondicionado: Equipos montados bajo el bastidor. En clase Club, un difusor de
caudal variable para cada butaca.
Seguridad y Control: Sistema informatizado inteligente para el seguimiento continuo de
los controles de seguridad y de los distintos equipos.
Accesibilidad: Nivel de suelo próximo al nivel de andenes. Paso entre coches de 815 mm.
de ancho.
A continuación se presenta una breve historia de la compañía, centrada
principalmente en los últimos años puesto que es cuando se ha desarrollado la parte de
alta velocidad.
El 21 de agosto de 1941, el ingeniero Español Alejandro Goicoechea llevaba a cabo
con éxito la prueba de una solución singular para el guiado de los ejes de los vehículos
ferroviarios. Se trataba de una original estructura rodante, constituida por una larga
armadura, realizada a base de módulos formados por triangulos isósceles, en cuyas bases
estaban montadas unas ruedas unidas entre sí de tal forma que, de una manera natural,
los ejes eran guiados sobre la vía evitando el ataque directo de las ruedas sobre el carril
exterior de las curvas. Esta estructura rodante diseñada por Goicoechea alcanzó los 75 Km/
h entre Leganés y Villaverde.
Poco tiempo después, el 28 de octubre de 1942, se constituía Patentes Talgo, S.A. El objetivo
con el que nacía era el desarrollo industrial y comercial de este nuevo sistema, una de las
más innovadoras concepciones ferroviarias de la historia.
Han transcurrido casi más de 60 años desde el inicio de aquella gran aventura. Seis
décadas en las que se ha mantenido un ritmo de innovaciones que permiten mantener a la
cabeza de la tecnología ferroviaria al más prestigioso producto industrial Español. Varias
décadas en las que la vocación de servicio a los usuarios de Talgo ha supuesto que sus
trenes tengan los mayores índices de disponibilidad, fiabilidad y seguridad.
Se presenta a continuación un breve cronograma con los principales logros de la
compañía a partir de 1996 que es cuando realmente se incorpora a la alta velocidad
española, puesto que los anteriores trenes de la serie 100 estaban fabricados por Alstom en
su división de transportes.
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Febrero de 1996: ensayos en vías e instalaciones ferroviarias de la Federación rusa
de un tren Talgo 200 y de un vagón plataforma, dotados de ejes Talgo de ancho
variable.
Abril de 1998: firma de un acuerdo de colaboración con ADtranz para el diseño y
construcción de las locomotoras Talgo de Alta Velocidad (350 km/h) y de los
equipos de tracción para las cabezas tractoras Talgo BT.
Noviembre de 1998: en las instalaciones ferroviarias de Pueblo (Colorado - USA) se
dan por concluidas, con resultados muy satisfactorios, las pruebas que se han
realizado con una de las composiciones de tren "Talgo Pendular 200" adquiridas por
el Dpto. de Transportes del Estado de Washington. Así inician el servicio comercial
con viajeros las cuatro composiciones TP 200 adquiridas por Amtrak y por el
WSDOT, en las relaciones Seattle (WA) - Vancouver (BC - Canada) y Seattle (WA) Eugene (OR).
Febrero de 1999: presentación a la prensa del nuevo tren autopropulsado Talgo XXI,
con un viaje desde Madrid-Chamartín a Guadalajara.
Mayo de 1999: Talgo compra la división ferroviaria de la empresa finlandesa
Rautaruuki, dedicada al diseño y fabricación de coches de viajeros de dos pisos
para 200 km/h, y vagones de mercancías de diseños especiales. El Grupo Talgo
aumenta de tamaño con la incorporación de la empresa finlandesa Talgo Transtech
Oy, fabricante de coches de Alta Velocidad de dos pisos, vagones especiales de
mercancías y material ferroviario en general.
Octubre de 1999: se amplía la certificación ISO 9001 para el diseño y fabricación de
vehículos ferroviarios.
Enero de 2000: se termina la construcción de la segunda cabeza motriz diesel Talgo
BT en los Talleres de Aravaca (Madrid). Dotada de un bogie con ejes de ancho
variable, se le da nombre de la Virgen de los Reyes. Ese mismo mes se inician las
pruebas en vías de ancho ibérico de una nueva composición completa Talgo XXI
formada por dos cabezas motrices Talgo BT, seis coches de asientos y un cafetería de
la nueva Serie VII.
Marzo de 2000: Talgo adquiere la compañía americana "Transportation and Transit
Associates LLC" (TTA LLC), establecida en el estado de Nueva York y dedicada a la
construcción y reparación de coches de pasajeros. Ese mismo mes, en el Museo del
Ferrocarril de Vilanova y la Geltrú, se celebra el acto de cesión por parte de Talgo de
cuatro coches de la antigua familia Talgo II, entre los que se encuentra un coche
rotonda de cola. Estos coches, junto a la locomotora de la misma serie "Virgen de
Begoña" ya existente en el Museo, completarán una mini-composición de este
famoso tren.
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Abril de 2000: en un viaje de ida y vuelta desde Madrid Atocha a Puente Genil
(provincia de Córdoba) se presenta a los medios informativos el nuevo tren
autopropulsado TALGO XXI, en su versión de ejes de ancho variable. El viaje se
realiza en un tiempo récord circulando por el Nuevo Acceso Ferroviario a
Andalucía hasta Córdoba y por la vía clásica de hasta Puente Genil. El paso del tren
de uno a otro tipo de vía se realiza sin detenerse en la instalación de cambio, en un
rápido proceso inapreciable para los viajeros.
Junio de 2000: recorridos de pruebas de un tren Talgo Pendular en las vías de la
República de Kazajistán. Se constituye la filial norteamericana Talgo LRC, LLC, con
sede en Livigston (Montana), dedicada a la construcción, reparación y alquiler de
locomotoras.
Agosto de 2000: En la relación Madrid-Barcelona, empiezan a prestar servicio
comercial composiciones de trenes Talgo Pendular 200 formadas con coches de la
nueva "Serie VII".
Septiembre de 2000: en consorcio con la sociedad ADtranz, se presenta a RENFE
una oferta para el suministro de trenes de alta velocidad Talgo 350.
Diciembre de 2000: la primera composición de tren Talgo 350, llega a circular a 340
km/h., en la via española de Alta Velocidad Madrid - Sevilla.
Enero de 2001: participación en el EURORAIL 2001 celebrado en Madrid.
Febrero de 2001: RENFE contrata el suministro de 3 nuevas composiciones de
coches Talgo Pendular de la Serie VII.
Marzo de 2001: el tren Talgo 350 bate el récord de velocidad en la red española al
circular a 359 km/h. por el NAFA RENFE contrata el suministro de 16 trenes Talgo
350 al consorcio Talgo-Bombardier para realizar los servicios comerciales más
rápidos del mundo en la L.A.V. Madrid-Barcelona, entonces en construcción.
29 de mayo de 2002: desde la estación de Montagut (Lérida), comienzan los
recorridos de prueba del tren de alta velocidad Talgo 350 por el tramo ya construido
de la nueva L.A.V. Madrid-Barcelona (Madrid-Lérida).
10 de julio de 2002: un tren Talgo XXI propiedad del GIF (Gestor de Infraestructura
Ferroviaria), batió el record mundial de velocidad con tracción diesel al circular a
256 km/h por la via experimental Olmedo-Medina del Campo, propiedad del
mismo GIF.
11 de octubre de 2002: la composición preserie del Talgo 350 bate el record de
velocidad en la red española al circular en pruebas a 362 km/h en la nueva L.A.V.
Madrid-Barcelona.
23-25 de octubre de 2002: se celebra en Madrid el Congreso EURAILSPEED 2002,
dedicado a la Alta Velocidad Ferroviaria. En este evento, Talgo presenta una
maqueta a escala natural del futuro Talgo 350 AVE (S-102) del que RENFE tiene
contratadas 16 unidades para la nueva linea Madrid - Barcelona.
Julio de 2003: se entregan dos trenes Talgo nocturnos a la Administración Kazaja de
Ferrocarriles, “Temir Zholy”, que prestarán servicio nocturno entre la antigua
capital, Almaty, y la nueva de Astana.
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Septiembre de 2003: cumpliendo el plazo fijado en el Contrato de adquisición, se
pone a disposición de la Unidad de Negocio AVE de Renfe, el primer tren Talgo 350
en versión AVE. Con esta unidad se realizarán los ensayos de homologación de este
nuevo tipo de tren.
Octubre de 2003: Renfe adjudica al consorcio Talgo-Bombardier el suministro de las
primeras 44 cabezas tractoras eléctricas con ejes de ancho variable sistema Talgo
RD.
Noviembre de 2003: Talgo firma con Renfe el contrato para el mantenimiento
integral de todo el parque de coches remolcados para 14 años. En la Factoría de
Rivabellosa (Alava) se obtiene la certificación del sistema de gestión
medioambiental ISO 14001.
Diciembre de 2003: Se pone a disposición de Renfe el segundo tren Talgo 350 (AVE
S102).
Marzo de 2004: Renfe adjudica a Talgo el suministro de 10 trenes camas y 26 trenes
InterCity al consorcio Talgo-Bombardier con dos cabezas tractoras eléctricas,
dotados todos ellos de ejes de ancho variable sistema Talgo RD. Renfe adjudica al
consorcio Talgo-Bombardier el suministro de 30 trenes Talgo 350 (AVE S102).
26 de junio de 2004: en un viaje de prueba, durante los ensayos de homologación de
los nuevos trenes S102 de Renfe, en la noche del 25 al 26 de Junio, la composición
Talgo 350 (AVE S102), alcanza los 365 km/h, logrando un nuevo record de velocidad
con tracción eléctrica en España.
Febrero de 2005: Renfe inaugura el tramo Madrid-Lérida de la L.A.V. MadridBarcelona con los nuevos trenes Talgo 350 (AVE S102). Estos trenes iniciaron los
trayectos a una velocidad máxima de 200 kilómetros por hora, que aumentaría a 250
kilómetros al pasar del sistema ASFA al ERTMS, que permite velocidades más
elevadas. Posteriormente se aumentaría a 280 Km/h y debería culminar en el futuro
en 300 Km/h. Poco después de abrir el tramo Madrid-Lérida, Renfe pone en servicio
comercial el Talgo 350 (AVE S-102) en la línea Madrid-Zaragoza-Huesca, en
sustitución del Talgo-Altaria, en un tiempo de 2:40 h a una velocidad media de 200
Km/h. Ese mismo mes, Talgo firma un contrato de mantenimiento integral con la
Administración ferroviaria kazaja (Temir Zholy), a 5 años (enero 2005-diciembre
2009), del material rodante Talgo actualmente en servicio comercial.
Octubre de 2005: el Consorcio Talgo-Bombardier firma un contrato con RENFE para
el suministro de 18 trenes de Alta Velocidad Talgo 250, 10 cabezas tractoras para
Alta Velocidad, diseñados para alcanzar una velocidad máxima de 250 km/h y están
equipados con sistemas de última generación para una configuración “push-pull”,
cuatro sistemas de seguridad y cambio automático de ancho de vía. Las entregas se
realizarán dentro del periodo comprendido entre diciembre de 2007 hasta agosto de
2009. Las 10 cabezas tractoras adicionales se utilizarán para formar otros 5 trenes,
formando composiciones de coches Talgo, ya en propiedad de RENFE, que serán
debidamente modificados para su adaptación a las mismas.
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Noviembre de 2005: el consejo de administración de Renfe aprobó el cierre de
adjudicación realizada por la compañía en febrero y marzo de 2004,
correspondientes a 30 trenes de alta velocidad encargados a Talgo Bombardier para
ajustar las compras, los planes de entrega y la puesta en servicio de los trenes según
lo contemplado por el Plan Estratégico de Infraestructuras y Transporte (PEIT) del
Ministerio de Fomento. La entrega del material no se producirá hasta los ejercicios
2009 y 2010.
Enero de 2006: Talgo Oy entrega 20 trenes hotel de dos pisos a los ferrocarriles
finlandeses VR. Estos coches con construcción de alumino circularan a 160 km/h y
es de destacar su excelente diseño interior. En el futuro estos vehículos se utilizarán
para la línea nocturna entre Helsinki y Rovaniemi en Finlandia del norte. Los
primeros cuatro coches entrarán en servicio a principios de febrero.
Como se ha visto por distintos estudios llevados a cabo principalmente en Japón se
ha visto que a velocidades superiores a 350km/h la adherencia de las ruedas de acero
disminuye considerablemente, con lo que con objeto de mantener la seguridad del pasaje
conviene buscar una solución para alcanzar altas velocidades que no se tope con ese
problema y ésta pasa por el empleo de trenes de levitación magnética que permitan
velocidades de hasta 500km/h, aunque con ello aumentaría la resistencia aerodinámica,
aunque ello se solventa en el túnel de viento y con diseños más efectivos en cuanto a
coeficientes de rozamiento en el aire.
Esta tecnología se basa en una serie de imanes colocados a lo largo del borde del vagón
que son opuestos a los que van por el interior del raíl, consiguiendo con ello en primer
lugar que el tren levite y posteriormente, al variar la polaridad de los imanes de la vía
comienza el empuje del vehículo, logrando así el movimiento.
El sistema de levitación permite radios mucho menores que las de las líneas de alta
velocidad eléctricas así como mayores pendientes abordables a mayores velocidades,
además de la no necesidad de inclusión de una catenaria.
Esta técnica se emplea, por el momento, y en fase casi de ensayo, en Japón, Alemania,
Inglaterra, Holanda y Estados Unidos, y los expertos consideran que Asturias podría ser
un espacio idóneo para la puesta en marcha de una línea que sería pionera en España. El
Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Asturias ha propuesto la creación
de un tren de levitación magnética para conectar las grandes urbes del centro del
Principado —Oviedo, Gijón y Avilés— con el aeropuerto de Santiago del Monte.
El 4 de junio de 2007, en los medios de comunicación españoles se publica que la
Comunidad de Madrid pretende realizar un par de líneas de tren de levitación magnética,
conocidas como tren bala, que unan el aeropuerto de Barajas con la zona de Campamento,
al oeste de la ciudad, así como otra línea que recorra el corredor del Henares, desde Alcalá
hasta Chamartín en pocos minutos.
TVM
TVM viene del francés transmisión vía a máquina y es el sistema de señalización
empleado en los TGV. Aquí se requiere un sistema distinto al de los trenes convencionales
puesto que no se puede dejar en manos del hombre el control de un tren a tan alta
velocidad, especialmente en casos de mal tiempo o tras largos periodos de tiempo. La
información es emitida a través de los raíles y recibida por el vehículo a través de las
antenas situadas en el morro de la locomotora que va en el sentido de avance, pasando
esos datos luego a los ordenadores de a bordo para que sea tratada y presentada al
maquinista y, en caso de que éste ignore voluntariamente los datos indicados o bien sea
incapaz de reaccionar los equipos de la locomotora son capaces de parar el tren con total
seguridad.
Existe una familia de TVM 300 y una mas reciente de TVM 430, que es el que se
detalla a continuación:
Hay dos componentes en el sistema, uno en tierra y el otro empotrado en el tren. Éste
último son placas de la familia del 68020 comunicadas mediante un bus VME que además
están programadas en Ada. Esto es así porque Ada incluye un gran mantenimiento, una
buena portabilidad y un código resistente para aplicaciones de seguridad. Además como
estándar ANSI e ISO Ada está bien definido y es estable para desarrollar herramientas y
bibliotecas, así como soporta diseño orientado a objetos y reutilización de componentes,
aparte de ofrecer una construcción coherente y modular que permite la detección de
errores en una etapa temprana del desarrollo.
El sistema está compuesto por cuatro subsistemas encargándose el primero de visualizar
la velocidad y controlar la velocidad del tren; el segundo de controlar el interfaz con la vía,
computar la velocidad máxima y la transmisión de limitaciones de velocidad con una
antelación de hasta 15 km. El tercer sistema se encarga de controlar el equipamiento
(implementado sobre una VAXStation) y finalmente el cuarto es el encargado de controlar
y validar los sistemas anteriores y el conjunto si alguno de los parámetros (tipo de tren,
tipo de vía, variación de las necesidades del sistema) es modificado. Aproximadamente
dos tercios del número de líneas de los distintos programas de control del TVM están
escritas en Ada debido a las ventajas anteriormente comentadas. Con todo ello el MTBF
está previsto en aproximadamente un millón de años.
El segmento terreno controla tramos de vía de unos 15 km y cada uno de ellos es
enlazado al centro de control de tráfico centralizado que controla unos diez tramos de vía,
cada uno con su propio circuito. Existen cuatro diferentes frecuencias de portadora en este
sistema que son usadas alternativamente entre los pares de vías del recorrido y estas son
1700 y 2300 por un lado y 2000 y 2600 Hz por otro. Sobre cada una de estas portadoras
pueden modularse 27 distintas frecuencias de audio separadas y cualquiera combinación
de ellas puede ser presentada al maquinista de una vez (a diferencia del sistema 300 en
que únicamente era posible mostrar una).
El uso de dos antenas en cada sentido es por la necesidad de emplear redundancia para
evitar con ello la mayor cantidad de fallos posibles. Las señales, que se obtienen mediante
acoplo inductivo desde la vía, se filtran, acondicionan y decodifican en el tren mediante
dos DSP (empleando redundancia de nuevo).
La señal decodificada tiene la forma de una palabra de 27 bits, cada uno de los cuales
corresponde a cada una de las frecuencias en las portadoras del circuito. Los distintos
campos de esa palabra son los siguiente:
-Códigos de velocidad: Contienen la máxima velocidad segura en el bloque, la velocidad
pretendida al final del mismo y la velocidad al final del siguiente bloque, las cuales
pueden ser 300,270,230,170,80 y 0, que corresponde a un típico perfil de deceleración.
-Información de gradiente media sobre la longitud del bloque. Sirve al ordenador de a
bordo para los cálculos de velocidad.
-Longitud de bloque: Que puede variar ligeramente, es importante en el cálculo de la
velocidad.
-Código de red: Es un número que determina la interpretación de los códigos de velocidad
que deben ser tomados en cuenta por el ordenador de a bordo. Especialmente necesario
para trenes que operan en vías abiertas y en trenes, donde la velocidad es menos,tal es el
caso del Eurostar.
-Código de chequeo de error: Permite la integridad de la palabra de 27 bits. Si la palabra
ha sido leída incorrectamente no sólo puede detectarse el error sino que gracias a que
emplea un código CRC (6) puede llegar incluso a corregirse.
Esta palabra de 27 bits entra al sistema del tren para proporcionar un cálculo de la
señalización y de la velocidad mucho más ajustado que en la versión anterior del sistema
de señalización permitiendo al conductor obtener un perfil de aceleraciones y
deceleraciones mucho más realista.
Además del control de velocidad proporcionado por el TVM 430 se pueden hacer
llegar instrucciones simples al tren mediante bucles inductivos localizados entre los raíles.
Usando el mismo principio de codificación en frecuencia se pueden recuperar hasta 28 bits
de una baliza a velocidades máximas de 400km/h. El mensaje se transmite a través de una
portadora de 62.5kHz con una modulación en fase y un ancho de banda de 125kHz. La
información varía desde indicar la entrada o salida de una línea de alta velocidad, activar
o desactivar el TVM430, cerrar las entradas de aire antes de entrar a un túnel para evitar
despresurizaciones o subir o bajar los pantógrafos entre otras.
Existe también, del mismo modo que en los aviones, un dispositivo que graba todas
las acciones del conductor durante la ruta, monitorizando una gran variedad de
parámetros al estilo de las cajas negras.
El conductor, desde su puesto de trabajo, observa lo siguiente:
En la cabina se puede apreciar la relativa escasez de mandos que tiene que manejar
el piloto, en gran parte porque el ordenador se encarga de si la velocidad (que se mide con
un tacómetro redundante con una precisión del 2%) sobrepasa los 315 km/h en un tramo
destinado a 300km/h tomará el control de la máquina. Para reducir el estrés del conductor
los límites de velocidad se presentan en varios lugares y si alguno de ellos cambia de
velocidad para reducir más adelante parpadea para ir avisando al ingeniero al mando de
que ha de ir aminorando la velocidad.
Videovigilancia
Debido al gran número de pasajeros los sistemas de seguridad en trenes, metros o
tranvías se han convertido en un requerimiento para todos los operadores. La
videoviligancia en los trenes o los andenes unida a los sistemas de llamadas de emergencia
(postes de SOS) son el núcleo actual de los sistemas de seguridad.
El sistema funciona de la siguiente manera:
--Cámaras digitales con un programa de software dedicado a detectar, analizar y
preseleccionar imágenes de situaciones potencialmente peligrosas son introducidas en los
andenes y en el interior de los vagones.
-- Las imágenes se transmiten en tiempo real, alrededor de 25 a 30 frames por segundo,
para visualizarlas en las pantallas de la cabina del piloto y el centro del control. Aquellas
imágenes que son identificadas como peligrosas (agresiones, movimientos anormales del
tren, agitación de la plataforma) son marcadas con una alarma bien mediante una señal
audible o mediante mensajes de texto por pantalla.
-- Cada vez que una situación peligrosa sea identificada las posibles decisiones son
mostradas en la cabina del conductor o en el propio centro de control: parar el tren, avisar
a los equipos de emergencia o de seguridad etc.
Las principales ventajas que este sistema representa son que se mejora el tiempo de
respuesta y la eficiencia en caso de emergencias, que se proporcionan herramientas de
ayuda al maquinista o al encargado en el centro de control en situaciones en que se genera
estrés y por tanto puede ocurrir el bloqueo de la persona responsable ante la situación y
que se reduce la inseguridad del pasaje gracias a las cámaras situadas tanto en vagones
como en la propia estación.
El sistema de vídeo sigue el esquema que se muestra a continuación:
Sistema ATLAS
ATLAS es un sistema de señalización diseñado por Alstom en respuesta al nuevo
ERTMS, que es el sistema de señalización europeo que pretende aunar y extinguir a los 23
existentes anteriormente, con los objetivos de:
-- Hacer el cruce de fronteras más fácil y remediar la naturaleza fraccionada del mercado
ferroviario europeo actual.
-- Incrementar la capacidad de pasajeros.
-- Reducir costes de mantenimiento.
-- Asegurar máxima seguridad.
Funciona mediante una serie de balizas que dicen a cada tren la velocidad máxima
a la que pueden circular por esa vía. El proyecto actualmente contempla dos fases, aunque
hay una tercera en marcha:
Nivel 1: Las balizas son colocadas junto a todas las señales y elementos de señalización
existentes y transmiten la información requerida y, si es necesario, ajustan su velocidad.
Nivel 2: Se establece un vínculo vía radio gracias a GSM-R, de este modo el conductor está
en continua comunicación con las vías y la señalización sobre raíles ya no es necesaria.
El tercer nivel de desarrollo consiste en habilitar una transferencia de inteligencia de la vía
al tren. Estos mismos serán capaces de enviar su posición exacta, lo cual hará posible que
en el futuro se aumente la capacidad de las líneas y se reduzca el equipamiento antiguo.
Un esquema de estos tres niveles se representa en la siguiente figura:
URBALIS
Urbalis es un sistema de control de tránsito de masas que integra un sistema de
control de tránsito basado en comunicaciones en una red basado en componentes fiables,
probados, modulares y robustos.
El control automático de tren está diseñado para operaciones completamente
automatizadas y está compuesto de dos entidades principales: un controlador de zona que
monitoriza las posiciones de los trenes y controla la sección de línea y un controlador a
bordo que implementa funciones vitales y operaciones automáticas.
Como ventajas este sistema presenta su flexibilidad puesto que es fácilmente
aplicable tanto a líneas nuevas como a antiguas en proceso de mejora con mínimas
interrupciones en el servicio y permite operaciones con y sin conductor. Además de ello
presenta unas altas prestaciones y una gran fiabilidad en tanto que hay menos cabeceras
entre los trenes, se obtienen mejores tiempos de recorrido y se precisa más la parada en las
estaciones correspondientes.
Un ejemplo de red es el que se muestra a continuación:
eTrain
Debido a la evolución de las tecnologías de la información y comunicaciones el
progreso obtenido en los últimos años para técnicas de ayuda al mantenimiento de
equipamiento ferroviario es considerable. Con ello se puede llegar a permitir al equipo de
mantenimiento descargar datos sobre un tren en movimiento a un servidor y procesar y
remedias los fallos y las faltas que pudieran haber en línea.
Los sensores y switches distribuidos a lo largo del tren transmiten códigos de fallos
indicando la ocurrencia de uno o un incidente al ordenador central. Estos datos se
descargan en un servidor remoto mediante transmisión por radio (GPRS). El software de
eTrain entonces inicial el panel de fallos a ser procesados de la flota de trenes en servicio y
define las prioridades de acuerdo a la seriedad de cada uno de ellos.
Como ventajas presenta que se pueden anticipar y preparar las intervenciones
antes de que el tren sea inmovilizado, con el consiguiente ahorro de tiempo, se puede usar
a lo largo del globo terráqueo puesto que hoy día es fácil conseguir una conexión a
internet y además se aumenta la fiabilidad de la diagnosis, reduciendo de este modo fallos
repetitivos.
Un ejemplo de la red comentara anteriormente seria la que se muestra:
Conectividad 802.11 en trenes de alta velocidad
Desde el año 2005 los trenes Thalys, que conectan la capital holandesa con Bruselas,
Colonia, París y Marsella equipan una conexión WIFI a disposición de los pasajeros. Las
antenas, montadas en los techos de los coches, permiten velocidades de bajada de 4Mbps y
de 2Mbps de subida. Este servicio sin embargo no se lleva a cabo gracias a la telefonía
móvil de tercera o cuarta generación, sino que se brinda mediante conexión por satélite
directamente. Cabe esperar que esta iniciativa de la compañía 21Net se acabe propagando
por todo el servicio de alta velocidad europeo, con lo que estamos cada vez más cerca de
navegar y viajar al mismo tiempo.
Bibliografía:
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Wikipedia tanto en inglés como en español
www.trainweb.org
www.railfaneurope.net
www.aonix.com
www.todotrenes.com
www.altavelocidad.org
www.alstom.com