La revolució dels ferrocarrils
2006/04/01 Unzueta Garcia, Hibai - Telekomunikazio-ingeniaria Iturria: Elhuyar aldizkaria
La indústria del transport actual, combinant conceptes provats en l'última dècada, ha desenvolupat noves idees. D'una banda, en l'esquema de trens articulats, un vagó separa el bogie amb el lateral. Això significa que els vagons no són independents i, per tant, seguiran units en un accident.
Aquesta afirmació ha estat possible en tots els accidents TGV que s'han produït fins avui. La sortida del tren del carril ha quedat completa i alineada amb els carrils en tots els casos, protegint així als passatgers. Aquest concepte té més avantatges, com la reducció del pes i del soroll de rodadura. Un tren clàssic de deu cotxes tindrà 20 bogies, mentre que un tren articulat només tindrà 11. A l'ésser els bogies elements pesants, la reducció de pes és evident, la qual cosa permet augmentar la velocitat i reduir els costos de manteniment.
Un altre concepte amb múltiples avantatges és el de la tracció distribuïda. En aquest cas es proposa la ubicació dels motors al llarg de tot el tren. D'una banda, augmenten les forces d'adhesió entre rodes i raïls, estalviant energia. D'altra banda, al no existir locomotora, s'aconsegueix més espai per a passatgers amb la mateixa longitud i pes.
Nous materials i estructures
Fins avui s'ha utilitzat com a material de construcció de vehicles l'acer, resistent però massa pesat. En l'actualitat, no obstant això, amb l'objectiu de reduir el cost per passatger i els abocaments contaminants, es tendeix a augmentar l'ús de trens de dues plantes. Per a la seva construcció es recomana utilitzar estructures més lleugeres de compost d'alumini com en el TGV Duplex o en el prototip Elisa (AGV).
A més, l'empresa finlandesa Fibrocom ha desenvolupat un material lleuger i resistent anomenat channel composite. Per a mantenir el material ferm s'utilitzen unes estructures 3D especials. D'ara endavant, juntament amb Fibrocom, Talgo també començarà a produir trens de dues plantes construïts amb aquest material. És el primer disseny del món que manté les dues plantes al llarg de tota la longitud del tren, i els passos entre cotxes són també de dues plantes.
Basculant
Aquesta tècnica pretén reduir l'efecte de la força centrífuga que sofreixen els viatgers en les corbes. Això s'aconsegueix equilibrant la força centrífuga que empeny el tren cap a l'exterior de la corba, basculant el tren cap a l'interior de la corba. Això permet augmentar la velocitat entorn del 25%, sense necessitat de modificar els ferrocarrils existents, ni perjudicar el confort i la seguretat dels passatgers.
Existeixen sistemes de basculación passius i actius. Els passius s'utilitzen des dels anys 80, per exemple, al tren pendular de l'empresa Talgo. Les caixes d'aquests trens es balancegen de manera natural. El mecanisme és que els vehicles tenen un baix centre de gravetat i les rodes estan unides a la part superior de la caixa de vehicles amb un sistema de suspensió. En les corbes, la força centrífuga empeny la caixa cap a fora i les caixes, en estar lligades des de la part superior, s'inclinen cap a l'interior.
Per part seva, els sistemes actius detecten que el tren està a punt d'entrar en una corba mitjançant GPS o giróscopos utilitzats per a mesurar la força centrífuga. En aquest moment, mitjançant un sistema hidràulic, la caixa del vehicle s'inclina pel bogie. Fiat Ferroviària (ara Alstom) utilitza aquesta maquinària als seus trens Pendolino. Aquests trens ofereixen servei d'alta i mitjana velocitat, principalment en el nord d'Itàlia. De 1998 a 2001, Alstom va introduir profunds canvis en el TGV clàssic, donant lloc al primer TGV oscil·lant de la història. El prototip Démonstrateur Pendulaire va ser sotmès a nombroses proves perquè l'empresa fos capaç d'aplicar tecnologies de basculación a un tren d'alta velocitat de nova generació.
Una altra novetat destacable en els sistemes actius seria el Sistema Intel·ligent de Basculación Integral (SIBI) de l'empresa CAF de Beasain. El tren consisteix en un mòdul que determina la posició del tren mitjançant GPS, sensors de balanceig relatiu i els agents necessaris per a doblegar la caixa del vehicle amb el bogie. El tren ha d'aprendre primer les característiques del recorregut. D'aquesta manera, s'avança al recorregut i es balanceja en el moment oportú i amb la força adequada. Es tracta d'un sistema silenciós i de petita grandària, aplicable tant a trens elèctrics com a dièsel.
TCN
La Xarxa de Comunicacions del Tren és el significat de les sigles angleses TCN. Aquesta norma internacional llançada per la Unió Internacional de Ferrocarrils (UIC) i la Conferència Electrotècnica Internacional (IEC) defineix la comunicació entre els dispositius interns del tren.
Segons l'expert Hubert Kirrmann d'ABB Corporate Research, malgrat la necessitat d'estandardització de components electrònics del tren, el veritable avantatge del TCN és la seva capacitat de reconfiguració automàtica. De fet, els trens amb una composició variable en el servei diari, com els metres, trens nocturns o trens internacionals, requereixen d'un mètode de control, diagnòstic i intercanvi d'informació. Aquest tipus de sistemes de comunicació haurien de configurar-se quan els vehicles estan connectats entre si en la via fèrria i així ho fan.
Segons el TCN, en cada vehicle (vagó o locomotora) pot haver-hi una xarxa. A més, una xarxa ferroviària completa connecta les xarxes de cada vehicle. Això és possible, per exemple, que des de la locomotora se sàpiga que l'equip de climatització del quart cotxe està deteriorat i que s'informi directament d'aquesta avaria al centre de manteniment. Aquesta última xarxa, que s'estén a tot el tren, és capaç d'adaptar-se automàticament.
I com es fa? Normalment la xarxa ferroviària està controlada per l'enllaç existent en la locomotora. Els enllaços dels vagons situats a banda i banda del tren constantment analitzen la incorporació d'un nou vagó i si detecten alguna cosa sorgeix un conflicte per a resoldre el control de la nova formació ferroviària.
Cada formació té la seva 'força'. Les formacions ferroviàries amb més cotxes són 'més forts', així com les formacions amb conductor en comparació amb les sense conductor. Per tant, si la formació de vagons detectada té menys vagons o no té conductor amb el mateix nombre de vagons, la feble formació cedirà i guanyarà l'altre, que controlarà el tren. Llavors donarà nom als enllaços de nova configuració per a mantenir-los sota el seu control. Així, el tren s'adaptarà automàticament a la nova grandària.
ERTMS
En els últims anys la indústria ferroviària i els governs dels països europeus han realitzat nombrosos esforços perquè els trens puguin travessar les fronteres entre països sense detenir-se. En l'actualitat, cada país disposa del seu propi Sistema Automàtic de Protecció del Tren (ATP), és a dir, el seu propi idioma per a gestionar el moviment dels trens. Per a superar aquestes incompatibilitats s'ha posat en marxa un projecte impulsat per la Unió Europea que proposa un únic model de senyalització, el Sistema Europeu de Gestió de Trànsit Ferroviari (ERTMS). Però l'objectiu de l'ERTMS és, a més d'igualar les senyalitzacions europees, crear el sistema de senyalització més avançat del món amb nombroses renovacions. De fet, en l'actualitat és necessari instal·lar equips costosos, tant als trens com al llarg del recorregut. A més, en els passadissos de molt de trànsit, la senyalització fa que els trens circulin més a poc a poc. Tot això canviarà amb l'ERTMS perquè el transport per ferrocarril sigui més segur i competitiu.
El ple desenvolupament de les capacitats de l'ERTMS evitarà la necessitat de comptar amb la infraestructura confrontant al ferrocarril (per exemple semàfors) que acrediti l'ocupació dels blocs. A través de les balises quilomètriques situades al llarg del recorregut, el tren coneixerà la seva posició. Aquesta posició s'enviarà al centre de bloqueig i control via GSM-R (versió del sistema GSM de telefonia mòbil adaptat per a vies fèrries). Aquest centre comptarà amb informació sobre l'estat de la xarxa, amb la ubicació de cada tren i les característiques de la via. El centre de control respondrà al tren enviant ordres. Aquestes instruccions seran un perfil de velocitat que permetrà al tren conèixer la velocitat que ha de mantenir en funció de la seva ubicació. El procés es repetirà periòdicament.
Per a ser conscients de la potència del sistema, cal dir que està preparat per a treballar a una velocitat de fins a 500 km/h. A més, les autoritats d'altres països del món estan molt interessades en aquest sistema, per la qual cosa és possible que el sistema ERTMS s'implanti a nivell mundial.
WIFI
Internet arriba també al tren. L'operador de trens d'alta velocitat Thalys, l'empresa 21 Net i l'Agència Espacial Europea (AQUESTA), que treballa a la regió de Benelux, estan realitzant proves per a oferir als passatgers una connexió a Internet de banda ampla.
El prototip compta amb una antena de connexió a un satèl·lit en el sostre d'un vagó i un ordinador central a través del qual es connecta a Internet. Per a la connexió s'utilitza la banda Ku, amb el satèl·lit s'aconsegueixen 4Mbps de baixada i 2Mbps de pujada. Partint de l'ordinador central del tren s'estableix una xarxa sense fil wifi al tren. La connexió es realitzarà mitjançant ordinador portàtil i connexió ADSL. A més, en l'ordinador central estan disponibles pel·lícules i altres continguts perquè els viatgers els vegin en els seus ordinadors. En els mesos posteriors, aquest servei s'oferirà en tots els trens de Thalys i és possible que en breu s'incorporin més trens. D'aquesta forma s'aportarà valor afegit a aquest mitjà de transport.
Alineat amb la naturalesa
Els científics veuen cada vegada més clar que els residus que s'aboquen com a conseqüència de l'acció humana perjudiquen l'equilibri dinàmic del clima del nostre planeta. Una vegada comprovat que el canvi climàtic està relacionat amb el nivell de CO 2 en l'atmosfera, per a poder prendre mesures convé analitzar les fonts de contaminació. Segons un informe de Nacions Unides de 1998, el sector del transport és responsable del 27% de les emissions de CO 2.
Sembla que els trens han d'oferir serveis de major velocitat perquè en distàncies curtes el cotxe i llargues sigui més competitiu que l'avió. A més de ser possible, es pot produir menys contaminació que en altres transports. Per exemple, en 1998 tots els trens suïssos eren elèctrics i el 97% de l'energia utilitzada era energia renovable hidroelèctrica. El major avantatge dels trens elèctrics és que l'energia que utilitzen pot generar-se a partir de fonts renovables. Però això no significa que tot estigui aconseguit a nivell de vehicle.
Existeixen nombroses mesures per a reduir el consum energètic dels trens. Una de les més senzilles és l'alleugeriment de pes, tal com s'ha esmentat anteriorment, mitjançant la utilització de caixes d'alumini o components electrònics més lleugers. Existeixen també tècniques per a millorar la unió entre rodes i vísceres. A més, part de l'energia dissipada amb el frenat regeneratiu pot tornar a la xarxa elèctrica.
Un altre problema important és el soroll dels trens, font de contaminació acústica. Segons l'investigador japonès Tatsu o Maeda, autor de recerques en els corredors d'alta velocitat de Shinkans, l'estructura del tren i l'escàs disseny exterior són els responsables del soroll. Un equip de l'Institut de Desenvolupament Ferroviari (RTRI), sota la responsabilitat de Maeda, ha destacat que els pantògrafs i bogies són els elements més sorollosos del tren. Per a solucionar el problema es poden construir trens amb menys pantògrafs i menys bogies com els trens articulats. Les mesures aplicades al Japó han donat els seus fruits: En 1982 els trens de 210 km/h generaven un soroll de 79,5 dB, mentre que en 1997 els de 300 km/h produïen únicament 76 dB. Sembla que van per bon camí.
Viatgers
Després d'aquest viatge per les tecnologies que configuren el futur tren, hi ha una conclusió. La societat necessita i tindrà més passatgers ferroviaris, tant a alta velocitat com en tramvies o metres urbans. Encara que l'ús del tren està en mans de tots els governs i de totes les persones, sembla que aquest mitjà de transport recuperarà el seu espai entre nosaltres. L'escriptor Paul Theroux va dir una vegada que "el tren no és un vehicle. El tren és una part més d'un país, és un lloc." Deixem que el tren ens porti a un món millor.
