Ferrocarril tradicional y alta velocidad

1
Universidad Popular Carmen de Michelena de Tres Cantos
FERROCARRIL TRADICIONAL
Y
ALTA VELOCIDAD
LEONARDO DAIMIEL PÉREZ DE MADRID
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

222
FERROCARRIL TRADICIONAL Y ALTA VELOCIDAD
ÍNDICE:
1. Introducción
2. Plataforma: desmontes, terraplenes,
túneles, viaductos
3. Vía: carriles, balasto, traviesas
4. Electrificación
5. Señalización
6. Comunicaciones
7. Material rodante y Servicios ferroviarios

333
ÍNDICE:
1. Introducción
2. Plataforma
3. Vía
4. Electrificación
5. Señalización
6. Comunicaciones

444
1. Introducción
• El ferrocarril tradicional tuvo sus comienzos
en el Reino Unido en el primer cuarto del siglo XIX:
la primera línea se inauguró en 1825 entre las
ciudades de DARLINGTON y STOCKTON.
• La alta velocidad comenzó su desarrollo en
Japón, y la primera línea se inauguró en abril de
1964, entre TOKIO y OSAKA.
• También se encuentra en servicio un ferrocarril de
levitación magnética, único en el mundo,
entre la ciudad de Shanghái y su aeropuerto, de 30
km de longitud.

55
1. Introducción
TREN DE LEVITACIÓN MAGNÉTICA
entre Shanghái y su aeropuerto

6
1. Introducción
Lázaro Carreter, eminente académico de
la lengua (R.A.E) y experto en refranes,
cuando utilizó la línea Madrid-Sevilla en
1992:
“AVE: exhalación ferroviaria
que permite ir y volver a Sevilla,
sin perder la silla”.

777
TALGO I (1.942)

88
BASTIDOR TRIANGULAR, TALGO I

99
BASTIDOR TRIANGULAR, TALGO I

1010
ALEJANDRO GOICOECHEA Y PROTOTIPO TALGO

111111
TALGO 350

121212
TALGO 350

131313
1. introducción
SINGULARIDAD ESENCIAL:
• EL TRANSPORTE FERROVIARIO DE ALTA
VELOCIDAD ES UN SISTEMA INTEGRADO:
los distintos subsistemas (vía, electrificación,
comunicaciones, etc.) están íntimamente integrados
entre sí, y entre la infraestructura y el material rodante.
• La consideración de un subsistema de forma aislada
puede llevar a importantes disfunciones del sistema en
su conjunto, siendo especialmente importante la
interacción con el material rodante.

141414
RED EUROPEA DE ALTA VELOCIDAD

15
RED ESPAÑOLA DE ALTA VELOCIDAD
en servicio. Marzo, 2013

16

17
RED ESPAÑOLA DE ALTA VELOCIDAD
en servicio, construcción o proyecto. Marzo, 2013

181818
1. Introducción
El nombre Shinkansen, el conocido como tren bala,
se usó formalmente por primera vez en 1940,
en un proyecto de línea de pasajeros y mercancías
entre Tokio y Shimonoseki,
con velocidad media de 150 km/h (un incremento de
50% sobre el tren más veloz de esa época),
con velocidades máximas de 200 km/h (más del
doble de la velocidad del tren japonés más rápido
de aquel entonces).

191919
1. Introducción
• El Tōkaidō Shinkansen entre Tokio y Osaka se
inauguró el 1 de abril de 1964, justo a tiempo para
la celebración de los Juegos Olímpicos de Tokio.
• Fue un éxito inmediato, llegando a los 100
millones de pasajeros en menos de tres años y a
los mil millones de pasajeros en 1976, en menos
de 13 años.
• La Expo’70 de Osaka dió un nuevo impulso a la
demanda, y se introdujeron 16 trenes adicionales.

202020
1. Introducción
Las velocidades que alcanzan los trenes de alta
velocidad requieren de técnicas específicas, en
estos cuatro principios básicos:
• Infraestructura
• Estructura del tren
• Señalización de la línea
• Mecánica del tren

212121
VELOCIDADES MÁXIMAS REGISTRADAS
TIPO DE TREN VELOCIDAD FECHA LUGAR MODELO DE TREN
MÁXIMA, km/h
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
• Tradicional:
- vapor 202 3-7-1938 Inglaterra Loc.Mallard
- diesel 256 12-7-2002 España Talgo XXI
- eléctrico 331 29-3-1955 Francia Loc. BB-9004
• Alta Velocidad 574 3-4-2007 Francia Alstom V-150
• Levitación
magnética 581 2-12-2003 Japón Siemens MLX01

222222
MÁXIMA, km/h
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
• Tradicional:
• Levitación

232323
Locomotora Mallard

242424
MÁXIMA, km/h
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
• Tradicional:
• Levitación

252525
TALGO XXI

262626
TALGO XXI y TALGO 350

272727
MÁXIMA, km/h
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
• Tradicional:
• Levitación

282828
Locomotora BB-9004

292929
MÁXIMA, km/h
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
• Tradicional:
• Alta 574 3-4-2007 Francia Alstom V-150
Velocidad
• Levitación

303030
TGV Alstom V-150

3131
RÉCORD TGV: 574, 8 km/h
31

323232
MÁXIMA, km/h
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
• Tradicional:
• Levitación
magnética 581 2-12-2003 Japón Siemens MLX-01

333333
MAGLEV MLX-01

343434
MAGLEV MLX-01

353535
Tren experimental M-497 de propulsión diesel con
motores a reacción procedentes de un
bombardero Convair B-36, en 1966.

363636
ÍNDICE:
1. Introducción
túneles, viaductos
3. Vía: balasto, traviesas, carriles…
4. Electrificación
5. Señalización
6. Comunicaciones

373737
• Infraestructura:
- plataforma
- vía
• Superestructura:
- electrificación
- instalaciones de señalización
- instalaciones de comunicación

383838
2. PLATAFORMA
Elementos principales de la plataforma:
- desmontes
- terraplenes
- túneles
- viaductos.

393939
TRAZADO DE ALTA VELOCIDAD

404040
Vía doble de alta velocidad

414141
CABINA DE CONDUCCIÓN DE UN TREN DE ALTA VELOCIDAD

4242
OBRA DE CONSTRUCCIÓN DE PLATAFORMA CON TÚNEL

4343
FERROCARRIL TRADICIONAL Y ATA VELOCIDAD
CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL DE GUADARRAMA
Boca norte, lado Segovia
43

4444
INTERIOR DE TÚNEL CONSTRUÍDO CON TUNELADORA

454545
2. PLATAFORMA
En relación con los túneles, una
característica fundamental en el
caso de alta velocidad ferroviaria
es
La aerodinámica

464646
Modelo de tren de alta velocidad en el interior
de la cámara de ensayos aerodinámicos

474747
MAQUETA DE TREN para estudio AERODINÁMICO

484848
EL AIRE SE COMPRIME EN EL INTERIOR DEL TÚNEL,
GENERANDO SOBREPRESIONES

494949
PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN LA AERODINÁMICA DE TÚNELES
‣Velocidad del tren
‣Sección transversal y longitud del tren
‣Sección transversal y longitud del túnel
‣Forma de la cabeza y cola del tren
‣Forma y rugosidad de la superficie exterior
del tren e interior del túnel
‣Condiciones de presión y temperatura

505050
VIADUCTO SOBRE EL RIO PIEDRAS
Línea de alta velocidad Córdoba-Málaga

5151
2. PLATAFORMA
En el proyecto de los viaductos de
las líneas de alta velocidad
españolas han participado casi
todos los grandes proyectistas de
estructuras, Ingenieros de
Caminos españoles.

5252
VIADUCTO SOBRE EL RIO PIEDRAS
Línea de alta velocidad Córdoba-Málaga
52

5353
VIADUCTO SOBRE EL ARROYO DEL VALLE
Línea de alta velocidad Madrid-Valladolid
53

5454
VIADUCTO SOBRE EL EMBALSE DE CONTRERAS
Línea de alta velocidad Madrid-Valencia
Construcción del arranque del arco central, lado Madrid
54

5555
Construcción del arranque del arco central, lado Valencia
55

5656

5757
VIADUCTO SOBRE EL RIO ULLA
Línea de alta velocidad Orense-Santiago
Construcción del arco central
57

5858
VIADUCTO DEL EBRO
Línea de alta velocidad Madrid-Barcelona
58

5959
VIADUCTO DEL EBRO
Línea de alta velocidad Madrid-Barcelona
59

6060
VIADUCTO DE VILLORA
Línea ferroviaria Cuenca-Valencia
60

6161
VIADUCTO DE ENGUÍDANOS
61

6262
VIADUCTO SOBRE LA RAMBLA DEL PAPAM
62

63
PRUEBAS DE CARGA CON CAMIONES EN
Viaducto del EMBALSE DE CONTRERAS

6464
PRUEBAS DE CARGA CON TRENES EN
Viaducto del ARROYO DEL VALLE
64

65
PRUEBAS DE CARGA CON TRENES EN
Viaducto del ARROYO DEL VALLE

666666
ÍNDICE:
1. Introducción
túneles, viaductos
4. Electrificación
5. Señalización
6. Comunicaciones

6767
DIFERENCIA ENTRE ANCHOS DE VIA
(Museo del Ferrocarril de Madrid)
67

686868
ESQUEMA DE VIA: CARRILES, BALASTO Y TRAVIESAS.
(EN PARALELO SE CONSTRUYE LA CANALETA PARA CABLES)

6969
SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA DE CARRILES

7070
SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA DE CARRILES

7171
ESQUEMA DE DESVÍO
71

7272
3. VIA
TIPO DE LÍNEA LONGITUD del DESVÍO PESO del DESVIO
Tradicional 79 m 120 t
(desvío tipo 200/100)
Alta
velocidad 174 m 213 t
(desvío tipo 350/220)

7373
DESCARGA DE DESVIOS EN OBRA
73

7474
DESVIO EN LINEA DE ALTA VELOCIDAD
VÍA BANALIZADA
74

7575
VIA EN PLACA: no hay propiamente TRAVIESAS.
Y, por supuesto, no hay BALASTO.
Los carriles apoyan en bloques embebidos en la
LOSA DE HORMIGÓN
75

767676
TRAVIESAS DE HORMIGÓN MONOBLOQUE

777777
ÍNDICE:
1. Introducción
túneles, viaductos
4. Electrificación
5. Señalización
6. Comunicaciones

78
4. ELECTRIFICACIÓN
Electrificación ferroviaria: conjunto de
instalaciones necesarias para un sistema de tracción
eléctrica.
Elementos fundamentales:
• Centrales productoras de energía eléctrica.
• Líneas de transporte en alta tensión.
• Subestaciones
• Línea Aérea de Contacto (Catenaria)
• Cables de alimentación subestación-catenaria
• Componentes propios del material rodante motor,
principalmente pantógrafos y motores eléctricos.

7979
4. Electrificación
La potencia eléctrica
necesaria para hacer circular
un tren a alta velocidad es
enorme, puede llegar a ser del
orden de 12 megavatios, con
valores medios entre 8 y 9
Mw.

80
4.ELECTRIFICACIÓN
CONEXIÓN DE LÍNEA DE TRANSPORTE
CON SUBESTACIÓN

81
4.ELECTRIFICACIÓN
SUBESTACIÓN. TRANSFORMADORES

8282
4. Electrificación
• En las líneas tradicionales se
utiliza corriente continua a 3.000
voltios.
• En alta velocidad se utiliza
corriente alterna a 25.000 voltios.

83
CATENARIA (se construye en zig-zag),
y sus elementos: sustentación, postes, péndolas,
contrapesos,… (la foto es de la línea Madrid-Sevilla, con postes de hormigón)

848484
ÍNDICE:
1. Introducción
túneles, viaductos
4. Electrificación
5. Señalización
6. Comunicaciones

8585
5. SEÑALIZACIÓN
Es necesario que el puesto de mando de
la línea tenga localizados los trenes con
exactitud y seguridad, conociendo de ellos
en todo momento:
- posición en la vía
- sentido de marcha
- velocidad

8686
5. SEÑALIZACIÓN
- En los sistemas clásicos este control se realiza
fundamentalmente con semáforos
- En los trenes de alta velocidad se aporta
información directamente al tren para que:
- el conductor pueda leer los datos en
cabina y
- los sistemas automáticos puedan actuar en
caso necesario.

87
INTERIOR de la cabina de conducción
DE UN TREN DE ALTA VELOCIDAD
.

8888
5. SEÑALIZACIÓn
La protección de los trenes se realiza a través de
las siguientes acciones principales:
1- Previniendo que el tren se salte un semáforo
en rojo.
2- Controlando la velocidad del tren.
3- Avisando con suficiente antelación al
maquinista.
4- Activando los frenos de emergencia en caso
de peligro.

89
5. SEÑALIZACIÓN
El equipamiento técnico que se utiliza para el
control de trenes se instala:
- en la vía, para transmitir información al tren
(imanes, balizas, circuitos de vía...)
- a bordo del tren, para leer la información
transmitida desde la vía, procesar los datos,
informar al maquinista y, en caso necesario,
frenar el tren.
89

90
5. SEÑALIZACIÓN
• Existen prácticamente tantos sistemas
como países y, al ser estos incompatibles
entre sí, resulta complicada la circulación
de trenes con itinerarios internacionales.
• Esta situación se resuelve con un sistema
europeo interoperable.
• Así nació el sistema de gestión europeo
de tráfico ferroviario, ERTMS (European
Rail Traffic Management System).
90

91
5. SEÑALIZACIÓN
En el ferrocarril la Interoperabilidad,
inexistente antes del ERTMS, se traduce
en que ya no es necesario parar en las
fronteras porque los sistemas de control
de trenes (tanto el equipamiento de
señalización embarcado en el tren como
el equipamiento instalado en la vía)
pueden ser de diferentes fabricantes y
trabajar juntos.
91

92
5. Señalización
El ERTMS resuelve muy eficazmente dos
importantes cuestiones:
- la señalización de la vía, (semáforos,
pictogramas, carteles...), que no se aprecia bien
cuando se circula a alta velocidad, queda
sustituida por la señalización en cabina
- la información sobre la ocupación de la vía
por delante del tren, mejorando los
sistemas clásicos (contadores de ejes y
circuitos de vía) .
92

93
1. Introducción
túneles, viaductos
4. Electrificación
5. Señalización
6. Comunicaciones
93

94
6. COMUNICACIONES
• Bloqueo telefónico: comunicación de voz
entre agentes de circulación de estaciones
colaterales.
• Bloqueo automático, comunicación
electrónica de distintos elementos
repartidos en la infraestructura, mediante
una lógica basada en microprocesadores.
94

95
6. COMUNICACIONES
Dos innovaciones importantísimas que se han
introducido en España en las nuevas líneas de
alta velocidad y que progresivamente se
implantarán en toda la red:
- Sistema de comunicaciones llamado GSM-R
- Sistema de vigilancia por vídeo
95

96
5. SEÑALIZACIÓN
96

97
6. COMUNICACIONES
La construcción de líneas de alta
velocidad ha supuesto la
incorporación a España de las
últimas tecnologías e innovaciones,
situándonos en un lugar destacado
en Europa, en materia de
telecomunicaciones ferroviarias.
97

98
5. SEÑALIZACIÓN
• Vídeo externo. MP4

999999
ÍNDICE:
1. Introducción
túneles, viaductos
4. Electrificación
5. Señalización
6. Comunicaciones
7. Material rodante y
Servicios ferroviarios

100
7. MATERIAL RODANTE Y SERVICIOS FERROVIARIOS
Ley del Sector Ferroviario (desde 1-1-2005):
• Separación entre la gestión de la infraestructura
y la gestión del transporte.
• Creación de dos entes públicos dependientes
del Ministerio de Fomento:
- ADIF, administra la infraestructura (vías,
estaciones, circulación...)
- RENFE OPERADORA, realiza las operaciones
de transporte propiamente dichas

101101101
ADIF:
- Plataforma: desmontes, terraplenes,
túneles, viaductos,
- Estaciones
- Vía: carriles, balasto, traviesas
- Electrificación
- Instalaciones de Señalización y Comunicaciones
- Organización de la Circulación
RENFE OPERADORA:
- Material rodante
- Servicios ferroviarios

102

103
TREN de alta velocidad, fabricado por Alstom

104

105
TREN de alta velocidad, fabricado por Siemens

106
EL AVE ALEMÁN, ALLÍ LLAMADO ICE

107
TREN de alta velocidad, fabricado por Talgo

108
AVE: ALTA VELOCIDAD ESPAÑOLA

109
PICTOGRAMA DEL SERVICIO AVE
-

110
Algunas semejanzas AVE-AVIÓN:
- mensajes bilingües (megafonía, trenes y estaciones)
- restauración en el asiento
- control del billete-tarjeta de embarque
antes de acceder al tren
- venta a bordo de artículos de regalo
- denominación Preferente y Turista
- Uso de escáner para equipajes
- Separación de llegadas y salidas en
algunas estaciones.

111
ESTACIÓN PUERTA DE ATOCHA:
- TERMINAL NORTE (estación primitiva), para SALIDAS,
con vestíbulo de dos plantas
- TERMINAL SUR (situada sobre las mismas vías, unos
1.200 m hacia afuera), para LLEGADAS.
La capacidad operativa es de 36 millones de viajeros/año.

112
SALIENDO DEL CAMBIADOR DE ANCHO

113
INTERIOR DE UN CAMBIADOR DE ANCHO

114
0: Posición de entrada
1: Descarga de las ruedas
2: Liberación del bloqueo
lateral de las ruedas
3: Desplazamiento de las
ruedas hasta su nueva
posición
4: Bloqueo lateral de las
ruedas en su nueva
posición
5: Carga de las ruedas
(La carga es transferida a las
guías exteriores de deslizamiento)
(La carga es transferida desde
las guías exteriores a las ruedas)

115
LOCOMOTORA TALGO 3000

116
LOCOMOTORA TALGO XXI

117
LOCOMOTORA TALGO 4000

118
DENOMINACIÓN DE ALGUNOS SERVICIOS DE
RENFE:
- AVE
- AVANT (*)
- ALVIA (*)
- ALTARIA (*)
- ALARIS
(*) Tienen rodadura desplazable

119
TREN TIPO AVANT
(DOTADO DE RODADURA DESPLAZABLE)

120120
TREN TIPO ALVIA
(DOTADO DE RODADURA DESPLAZABLE)
120

121
TREN TIPO ALVIA,
llamado coloquialmente “el patito”

122
LOCOMOTORA DEL TREN ALTARIA
Esta locomotora no cambia el ancho de ejes.
La composición remolcada, coches TALGO, sí.
-

123
TREN TIPO ALARIS
(NO ES DE RODADURA DESPLAZABLE)

124

125

126
OUIGO = WE GO = VAMOS

127
En un futuro muy próximo (que ya ha sido
aprobado en el consejo de ministros del
viernes 22 de febrero, hace sólo 2
semanas) la red ferroviaria española de
alta velocidad se abre a la competencia,
y otras empresas pueden suministrar
servicios en la red española, en
competencia con RENFE.

128

129129
PROYECTO CHINO DE “NON-STOP TRAIN”
129

130
Y NADA MÁS,
MUCHAS GRACIAS
POR SU ATENCIÓN

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