SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD
Lic. Guillermo Robino
Prof. UNSAM
Especialista en Transporte UPM
Coordinador Temát...
EVOLUCIÓN TECNOLÓGICA DE LOS VEHÍCULOS MOTORES DE renfe
LOCOMOTORAS DE VAPOR
1960
1966
VEHÍCULOS DIESEL Y ELÉCTRICOS
REGUL...
OPERADORA
Alta Velocidad/Larga Distancia
Cercanías
Integria (Fabricación y mantenimiento)
Media Distancia/Regionales - Ava...
CRF
ADIF
PROVEEDORES
EMPRESAS
OPERADORAS
GOBIERNO
Administra
la infraestructura
Suministran productos y servicios
Operació...
COSTO MATERIAL
RODANTE
COSTO TOTAL
COSTO
HOMOLOGACION
COSTO
SEÑALAMIENTO
COSTO
MANTENIMIENTO
COSTO USO
INFRAESTRUCTURA (CA...
• Trenes autopropulsados, bidireccionales, de composición
fija, con una longitud de entre 100 y 400 m.
(El estándar es Eur...
新幹線, ''Shinkansen'' Nueva línea troncal
1964
Train à Grande Vitesse
Amtrak - EEUU
China
Compatibilidad con las infraestructuras:
• Cumplimiento del gálibo
• Compatibilidad con la vía: respeto de las fuerzas
rue...
• Tracción concentrada
– Una o dos cabezas tractoras en los
extremos del tren
• Tracción distribuida
– Equipos técnicos ub...
Tracción concentrada Tracción distribuida
Motor En cabeza
Distribuidos a lo largo
del tren
Potencia de tracción Elevada Me...
• Ventajas de la tracción distribuida:
– Mayor capacidad de pasajeros
– Mejor peso por eje y mejor reparto de la masa a lo...
• Ventajas de los trenes articulados:
– Los bogies intermedios no van situados bajo los
viajeros, lo que proporciona mayor...
• Ventajas de los trenes basculantes:
– Menor tiempo de viaje debido a que se alcanzan
mayores velocidades en las curvas.
...
• Ventajas de los trenes de ancho variable:
– Menor tiempo de viaje ya que el cambio a la vía
del otro ancho se efectúa en...
Semiconductores:
• Diodos de potencia
• Tiristores convencionales rápidos
• Tiristores de conducción inversa (tiristor + d...
Tipo de freno Descripción Características
Neumático
Zapata De adherencia. Actúa
directamente sobre la
superficie de rodadu...
Al sistema de control y diagnóstico están conectados los
siguientes componentes:
􀁸 Circuitos de alta tensión
􀁸 Convertidor...
• Los circuitos de control son la parte vital de un Tren de Alta
Velocidad
• Están constituidos por ordenadores conectados...
LOS REQUERIMIENTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
SON LOS SIGUIENTES
• Nivel de Fiabilidad
• Nivel de Disponibilidad
• Nivel...
MANTENIMIENTO
• Recorridos anuales por tren: 500.000 km
• Horas de mantenimiento por tren: 20 por 1.000 km
• Precio por as...
NIVEL 1: REVISIONES SIMPLES
ENTRE EL SERVICIO COMERCIAL
• Bajo nivel de mantenimiento
• Comprobación de los elementos de
s...
LOS REQUERIMIENTOS COMERCIALES SON LOS SIGUIENTES
• Tiempo de viaje
• Número de clases comerciales - Segmentación
• Número...
Algunos ejemplos:
• Tiempo de viaje: 2h 30’ para 500 – 600 km
• Clases comerciales: 2 ó 3 (ej. club-preferente-turista)
• ...
AVE S/103
SIEMENS ICE 3
Distribución interior del
AVE S/103
Zona de PMRs
Furgón
Sala de
reuniones
Clase Club (sala reuniones)
Clase Preferente
Clase Turista
Coche Cafetería
TRANSPORTE LOW COST
Tipo de impacto Líneas
convencionales
Líneas de Alta
Velocidad
Energía + -
Impacto ambiental - +
Impacto visual - +
Impact...
PARA AUMENTAR LA VELOCIDAD DE CIRCULACIÓN DE UNA LÍNEA
- Construcción de variantes locales
- Ripados de vía selectivos
- D...
TIPOS DE TRAFICO
DB:Hann-Würzburg
12,5 mm/m
Tráfico mixto:
Viajeros y mercancías
Solo pasajeros
AVE Mad- Bar
25 - 36 mm/m
...
SISTEMAS DE ELECTRIFICACIÓN
Componentes Línea convencional Línea de Alta Velocidad
Tipo de corriente C.C. (Corriente conti...
Sistema ERTMS:
- Logro de la interoperabilidad a nivel de señalización, tanto técnica como
operacional.
- Normalización de...
Sistema ERTMS:
1. El nivel 1 funciona igual que los sistemas de señalización y seguridad
ferroviarios convencionales, aunq...
NIVEL 1
NIVEL 2
NIVEL 3
Global System for Mobile Communications - Rail(way) (GSM-R o GSM-Rail)
Componentes y niveles de ET...
The Future Is Now
Maglev AGV
sistemasintegradosdetransporte.blogspot.com.ar
Ponencia "SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD" _ Guillermo Robino
Ponencia "SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD" _ Guillermo Robino
Ponencia "SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD" _ Guillermo Robino
Ponencia "SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD" _ Guillermo Robino
Ponencia "SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD" _ Guillermo Robino
Ponencia "SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD" _ Guillermo Robino
Ponencia "SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD" _ Guillermo Robino
Ponencia "SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD" _ Guillermo Robino
of 50

Ponencia "SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD" _ Guillermo Robino

Published on: Mar 4, 2016
Published in: Education      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Ponencia "SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD" _ Guillermo Robino

  • 1. SISTEMAS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD Lic. Guillermo Robino Prof. UNSAM Especialista en Transporte UPM Coordinador Temático Latinoamericano de la Red de Expertos en Infraestructuras y Transportes.
  • 2. EVOLUCIÓN TECNOLÓGICA DE LOS VEHÍCULOS MOTORES DE renfe LOCOMOTORAS DE VAPOR 1960 1966 VEHÍCULOS DIESEL Y ELÉCTRICOS REGULACIÓN MECÁNICA O ELECTROMECÁNICA 1967 1985 VEHÍCULOS DIESEL Y ELÉCTRICOS PRIMEROS EQUIPOS ELECTRÓNICOS 1975 1989 VEHÍCULOS ELÉCTRICOS REGULACIÓN CHOPPER 1985 VEHICULOS ELECTRICOS MODERNOS 1984 MODERNIZACIONES Motores de tracción de corriente continua Motores de tracción de corriente alterna 1940 2010El primer ferrocarril español fue la línea Barcelona – Mataró que se inauguró el 28 de octubre de 1848
  • 3. OPERADORA Alta Velocidad/Larga Distancia Cercanías Integria (Fabricación y mantenimiento) Media Distancia/Regionales - Avant Mercancías Nuevas líneas Alta Velocidad Mantenimiento de infraestructuras Gestión de estaciones de pasajeros Terminales logísticas Gestión separada de la infraestructura y la operación
  • 4. CRF ADIF PROVEEDORES EMPRESAS OPERADORAS GOBIERNO Administra la infraestructura Suministran productos y servicios Operación del servicio Supervisa y soluciona conflictos Promueve construcciones Administra Otorga licencias Adjudica la capacidad Gestión separada de la infraestructura y la operación
  • 5. COSTO MATERIAL RODANTE COSTO TOTAL COSTO HOMOLOGACION COSTO SEÑALAMIENTO COSTO MANTENIMIENTO COSTO USO INFRAESTRUCTURA (CANON) COSTO OPERACION Gestión separada de la infraestructura y la operación
  • 6. • Trenes autopropulsados, bidireccionales, de composición fija, con una longitud de entre 100 y 400 m. (El estándar es Europa es de 200 m y pueden acoplarse dos trenes, según las necesidades comerciales). • Velocidad máxima superior a 250 km/h. • Ancho de vía de 1.435 mm (y 1.668 mm para ancho variable). • Alimentación a 25 kVca (y 3 kV cc para ancho variable). • Peso máximo por eje de hasta 18 t, según especificaciones del Adif (17 t + 4%, según las ETI ). • Alta potencia de tracción, entre 8 y 10 MW (4 MW para trenes de 100 m de longitud). • Alta potencia específica, del orden de 20 kW/t (para velocidades en el entorno de los 300 km/h). • Sistemas de señalización y comunicaciones en cabina. • Servicios comerciales de alto nivel de calidad. TRENES DE ALTA VELOCIDAD
  • 7. 新幹線, ''Shinkansen'' Nueva línea troncal 1964
  • 8. Train à Grande Vitesse
  • 9. Amtrak - EEUU
  • 10. China
  • 11. Compatibilidad con las infraestructuras: • Cumplimiento del gálibo • Compatibilidad con la vía: respeto de las fuerzas rueda/riel • Respeto del radio mínimo de curva en talleres • Compatibilidad entre las puertas de acceso y los andenes • Tensión y frecuencia de la alimentación • Compatibilidad con la catenaria: altura, zig-zag y esfuerzos • Sistemas de señalización en cabina: ETCS, LZB, EBICAB, ASFA, etc. • Respeto de los niveles de armónicos y cumplimiento de los requerimientos de compatibilidad electromagnética Los requerimientos básicos son los siguientes: • Comerciales • Técnicos y de seguridad • Operación y mantenimiento • Compatibilidad con las infraestructuras
  • 12. • Tracción concentrada – Una o dos cabezas tractoras en los extremos del tren • Tracción distribuida – Equipos técnicos ubicados bajo las cajas de los vehículos • Trenes convencionales – Dos bogies por coche • Trenes articulados – Bogies ubicados entre dos coches • Trenes basculantes • Trenes de ancho variable – Se puede variar la distancia entre sus ruedas, en una instalación específica
  • 13. Tracción concentrada Tracción distribuida Motor En cabeza Distribuidos a lo largo del tren Potencia de tracción Elevada Menor Cargas por eje 17 t/eje 15-12 t/eje Velocidad (mejor comportamiento) v<300 km/h v>300 km/h Estabilidad frente al vuelco Buena Regular Adherencia Buena Muy buena CARACTERÍSTICAS Y REQUISITOS PARA TRACCIÓN
  • 14. • Ventajas de la tracción distribuida: – Mayor capacidad de pasajeros – Mejor peso por eje y mejor reparto de la masa a lo largo de los coches – Mayor número de ejes motores: mayor aceleración y mejor uso de la adherencia – Posibilidad de instalar mayor potencia de tracción • Inconvenientes: – Peor comportamiento frente a los vientos laterales
  • 15. • Ventajas de los trenes articulados: – Los bogies intermedios no van situados bajo los viajeros, lo que proporciona mayor confort y menor ruido – No hay movimiento transversal entre coches. Los viajeros se pueden mover más fácilmente a lo largo del tren – La altura del suelo del coche puede ser menor lo que facilita la accesibilidad a los coches – La experiencia indica que el comportamiento antes descarrilos es mejor, debido a la mayor rigidez de la unión entre coches Material Masa no suspendida por eje (t) Vehículo Convencional 2,8 Vehículo Alta Velocidad 1,4 Fuente: Apuntes de Infraestructura Ferroviaria. Tomo I. Masa no suspendida
  • 16. • Ventajas de los trenes basculantes: – Menor tiempo de viaje debido a que se alcanzan mayores velocidades en las curvas. • Inconvenientes: – Mayores esfuerzos sobres las vías en las curvas. – Algunos viajeros sienten sensación de mareo durante la marcha.
  • 17. • Ventajas de los trenes de ancho variable: – Menor tiempo de viaje ya que el cambio a la vía del otro ancho se efectúa en marcha – Mejor confort para los viajeros ya que no es necesario cambiar de tren • Inconvenientes: – Mayores costes de mantenimiento – Poca experiencia de circulación con vehículos Motores.
  • 18. Semiconductores: • Diodos de potencia • Tiristores convencionales rápidos • Tiristores de conducción inversa (tiristor + diodo en antiparalelo) • Tiristores GTO (Gate Turn - Off) • Transistores IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) Refrigeración de los semiconductores: • Ventilación forzada de aire • Inmersión en aceite • Inmersión en líquido refrigerante especial • Agua
  • 19. Tipo de freno Descripción Características Neumático Zapata De adherencia. Actúa directamente sobre la superficie de rodadura. Deteriora la superficie de rodadura, para v>120 km/h. Disco De adherencia. Disco colocado en el propio eje (hasta tres discos en Alta Velocidad). Aumenta el peso no suspendido del vehículo. Más velocidad, más discos. Para v>230 km/h, desgaste excesivo. De motor Reostático Los motores funcionan como generadores de energía, convierten la energía cinética en eléctrica y posteriormente en energía calorífica que hace disminuir la velocidad del motor. Aprovechan la energía del motor. Sólo para ejes con motores eléctricos. Recuperación Transforma la energía cinética del tren en energía eléctrica reenviándola a la red. Se suele aplicar en el caso de trenes de cercanías y con grandes pendientes. TIPOS DE FRENO
  • 20. Al sistema de control y diagnóstico están conectados los siguientes componentes: 􀁸 Circuitos de alta tensión 􀁸 Convertidores y mando de tracción 􀁸 Convertidores y mando de servicios auxiliares 􀁸 Sistemas de freno 􀁸 Sistemas de señalización (ETCS, LZB, Asfa, etc.) 􀁸 Sistemas de comunicaciones (radio tren-tierra) 􀁸 Equipos de registro jurídico (“caja negra”) 􀁸 Equipos de detección de la situación del tren (posicionamiento mediante GPS) 􀁸 Otros equipos auxiliares del tren
  • 21. • Los circuitos de control son la parte vital de un Tren de Alta Velocidad • Están constituidos por ordenadores conectados entre sí por medio de una red informática • Todos los sistemas del tren están conectados a la red informática • Todos los circuitos fundamentales y sistemas están redundados • Normalmente, un circuito de control tiene el mando del tren (circuito master), mientras que otro circuito idéntico al anterior (circuito esclavo) está a la espera (en modo stand-by) • En caso de fallo del circuito master, el circuito esclavo toma automáticamente el control del tren y pasa a trabajar como master • Por medio de los circuitos de control, el maquinista y el supervisor de a bordo, dan información y órdenes al tren
  • 22. LOS REQUERIMIENTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO SON LOS SIGUIENTES • Nivel de Fiabilidad • Nivel de Disponibilidad • Niveles de limpieza y confort • Disponer de una buena mantenibilidad (facilidad de mantenimiento)
  • 23. MANTENIMIENTO • Recorridos anuales por tren: 500.000 km • Horas de mantenimiento por tren: 20 por 1.000 km • Precio por asiento (aproximado): 60.000 € (40.000 – 70.000 € dependiendo del tipo de vehículo) • Potencial de vida de las ruedas: 1.300.000 km • Potencial de vida de los engranajes: 2.250.000 km • Potential de vida del motor de tracción: 2.400.000 km • Coste de mantenimiento: entre 1,5 y 3 €/km (dependiendo de la generación de trenes)
  • 24. NIVEL 1: REVISIONES SIMPLES ENTRE EL SERVICIO COMERCIAL • Bajo nivel de mantenimiento • Comprobación de los elementos de seguridad, especialmente, elementos bajo caja: ejes, frenos, etc. NIVEL 2: REVISIONES Y OPERACIONES EN TALLERES ESPECÍFICOS • Bajo nivel de mantenimiento • Intervenciones rápidas entre dos servicios • Aplicación del Plan de mantenimiento preventivo y mantenimiento correctivo. Limpieza externa NIVEL 3 : VISITAS PERIÓDICAS AL CENTRO DE MANTENIMIENTO • Alto nivel de mantenimiento • Intervenciones que requieren la retirada del servicio comercial NIVEL 4 : OPERACIONES PERIÓDICAS MAYORES, EN TALLER ESPECIALIZADO • Alto nivel de mantenimiento • Reparación de los componentes principales NIVEL 5 : MODERNIZACIÓN O MODIFICACIÓN, EN UN TALLER O INSTALACIÓN INDUSTRIAL • Alto nivel de mantenimiento • Operación de media vida (rediseño interior y actualización de componentes) • Intervenciones que requieren la retirada del servicio comercial, durante varias semanas o meses
  • 25. LOS REQUERIMIENTOS COMERCIALES SON LOS SIGUIENTES • Tiempo de viaje • Número de clases comerciales - Segmentación • Número de butacas y distribución en planta del tren • Tipos de butaca: giratoria, reclinable, etc. • Nivel de servicios para pasajeros de movilidad reducida • Servicios de restauración a bordo • Equipamiento del coche bar • Prestaciones del aire acondicionado • Nivel de entretenimiento a bordo: audio-vídeo, Internet, etc. • Grado de atención a los clientes • Otros aspectos: facturación de equipajes, furgón, teléfonos públicos, nursería, etc.
  • 26. Algunos ejemplos: • Tiempo de viaje: 2h 30’ para 500 – 600 km • Clases comerciales: 2 ó 3 (ej. club-preferente-turista) • Butacas y layout: 10% - club, 20% - preferente, 70% - turista • Tipos de butaca: giratoria y reclinable • Número de PMRs: 2 • Servicios de cátering: en la plaza (ej. club & preferente) • Prestaciones del A.A.: 25 ºC + 41% HR interior con 40 ºC + 43% HR exterior • Entretenimiento: audio-vídeo • Otros aspectos: furgón, teléfono público, nursery
  • 27. AVE S/103 SIEMENS ICE 3
  • 28. Distribución interior del AVE S/103 Zona de PMRs Furgón Sala de reuniones
  • 29. Clase Club (sala reuniones)
  • 30. Clase Preferente
  • 31. Clase Turista
  • 32. Coche Cafetería
  • 33. TRANSPORTE LOW COST
  • 34. Tipo de impacto Líneas convencionales Líneas de Alta Velocidad Energía + - Impacto ambiental - + Impacto visual - + Impacto acústico y vibraciones ~ ~ Efecto barrera ~ ~ COMPARACIÓN DE LOS IMPACTOS MEDIOAMBIENTALES
  • 35. PARA AUMENTAR LA VELOCIDAD DE CIRCULACIÓN DE UNA LÍNEA - Construcción de variantes locales - Ripados de vía selectivos - Duplicación de vía - Aumento de entrevía - Criterios más exigentes en gálibos - Construcción de nuevos pasos superiores e inferiores - Ampliación de pasarelas y puentes - Supresión de pasos a nivel - Cerramiento total - Aumento de radios de curva en planta V (km/h) 100 120 160 200 220 300 R (m) 500 711 1264 1975 2390 4440 RADIOS MÍNIMOS DE CURVAS Fuente: Apuntes de Infraestructuras Ferroviarias. Tomo I.
  • 36. TIPOS DE TRAFICO DB:Hann-Würzburg 12,5 mm/m Tráfico mixto: Viajeros y mercancías Solo pasajeros AVE Mad- Bar 25 - 36 mm/m Solo pasajeros AVE Mad- Sev 12,5 mm/m Pasajeros y mercancías
  • 37. SISTEMAS DE ELECTRIFICACIÓN Componentes Línea convencional Línea de Alta Velocidad Tipo de corriente C.C. (Corriente continua) C.A. (Corriente Alterna) Motor de tracción Buen motor de tracción, mayor mantenimiento Motor asincrónico trifásico funcionamiento más delicado que el de c.c. Tensiones en catenaria Bajas (750, 1500, 3000 V sobre todo) Altas (25.000 V) Subestaciones cada ~20 km cada ~50 km
  • 38. Sistema ERTMS: - Logro de la interoperabilidad a nivel de señalización, tanto técnica como operacional. - Normalización de las funciones de control de trenes. - Normalización de las interfaces para el intercambio de información. - Facilidad de implementación del sistema sobre instalaciones existentes. - Mejores niveles de seguridad y disponibilidad. - Compatibilidad con los sistemas existentes. - Varios niveles de aplicación en función de las necesidades y rendimiento requeridos:
  • 39. Sistema ERTMS: 1. El nivel 1 funciona igual que los sistemas de señalización y seguridad ferroviarios convencionales, aunque permite más velocidad que ellos. Una serie de balizas situadas en la vía advierten al tren, al igual que los semáforos y el resto de señales convencionales, de las condiciones de la vía que se va a encontrar: si hay otro tren delante, el posterior inicia automáticamente el frenado, hasta detenerse si es necesario. 2. El nivel 2 de ERTMS, las balizas dejan de usarse como señales. Y en vez de informar al tren a qué velocidad debe circular, le indican sólo dónde se encuentra. Son los trenes, utilizando el GSM-R, los que comunican al centro de control su posición. Y éste, por el mismo canal, es el que automáticamente les indica cómo deben circular. 3. El nivel 3 permite, básicamente, aumentar la velocidad y reducir la distancia a la que los trenes viajan unos detrás de otros, al superar la división actual de la vía en secciones fijas (llamadas cantones de bloqueo) y asignar un espacio único a cada tren, que “viaja” con él, semejante a un aura que le protege de que los trenes que le siguen se aproximen a él.
  • 40. NIVEL 1 NIVEL 2 NIVEL 3 Global System for Mobile Communications - Rail(way) (GSM-R o GSM-Rail) Componentes y niveles de ETCS o RTMS Cantón Móvil
  • 41. The Future Is Now Maglev AGV
  • 42. sistemasintegradosdetransporte.blogspot.com.ar