Tren de alta velocidade (AHT/TGV). A velocidade de avións sobre carrís por Europa

1991/01/01 Sarriegi Eskisabel, Andoni Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Garraioak

Da marca AHT á marca en Francia. Nesta mesma revista Elhuyar déronse a coñecer os artigos anteriores (nº 33, marzo 1990, 15/12). páx. e Núms. 37 a 38, de xullo a agosto de 1990, 6. Páx. ). Ver a modo de introdución o cadro de seguimento desta mellora de marca on duque.

Hai vinte e tres anos, Capitole, circulaba a 200 km/h de París a Toulouse como unha seda. Naquela época, uns enxeñeiros demostraron que ningún tren comercial normal que circulaba sobre os carrís nas mans polo cálculo non superaba esa velocidade, xa que, se superase, debía pasar a utilizar coxíns de aire ou o magnético dos esquios.

Tres meses despois ou... En corea, nun symposium internacional, outro gran número de enxeñeiros lanzou, coa axuda das súas ecuacións e computadores, a predición de que a toma de corrente a través da catenaria/sistema de pantógrafos nunca puidese pasar una velocidade de 450 km/h.

Os do SNCF francés, na actualidade, pasaron esta velocidade en dúas ocasións (a unha velocidade de 482,5 km/h entre Courtalain e Château-Renault, no quilómetro 166 e comezos do mes de xuño de 1990, nun novo tren experimental sen explotar TGV Atlántico a unha velocidade de 510,6 km/h). En ambos os casos, cabe destacar que os trens convencionais foron os encargados de obter as marcas, é dicir, os modelos con intención de circular, aínda que o segundo presentaba algunhas melloras e cambios paira iso (aumento de rodas, reforzo de motores, etc.). ).

Velocidades máximas de trens de pasajerosMarcas de velocidade sobre carrís Cadro de seguimento de marcas de velocidade.

Comunicacións

Una das principais diferenzas destes trens con respecto aos actuais é o seu amplo sistema de comunicacións. Isto supón na actualidade una gran cantidade de equipos informáticos e audiovisuais incorporados. En cada ramal hai 16 computadores conectados entre si que vixían todas as funcións do tren: tracción, freado, sinalización, ambiente interior, etc. Paira poder controlalo todo, a sala do condutor está chea de aparellos de control, ofrecendo en todo momento a entrada á memoria de todos os datos de fallos e funcións de cada rama. Todas estas informacións transmítense por radio ao posto central de control de París 2 horas antes da chegada do tren.

Paira iso utilízase un sistema completo de balizas de transmisión de 10 km ao longo de toda a lonxitude do percorrido. Con todo, a comunicación pode facerse a través doutros sistemas. As operacións preparatorias nunha rama teñen a súa área estanca directamente baixo ordes do Posto Central de París, como a adaptación ao longo da ruta do ambiente interior do tren, a información ao longo da vía paira pasaxeiros, outros controis rutineiros, etc.

Ante a presenza do gran volante negro, as cabinas de condutor e os condutores destes trens parecen en realidade una sala de pilotos de avión que se preparan co simulador de aeronáutica Giravion Dorand.

Raros pasamanos, agullas agrupadas, sistema de radio/tren solar, etc., manteñen una relación constante entre o mecánico (condutor) e o regulador de tráfico de París. Con todo, a maioría dos interruptores dos cadros dentro da cabina, con todo, son paira dar ordes de aire acondicionado.

Catenaria/pantógrafo

En canto á catenaria, loxicamente tiveron que facer cambios, pero non respecto ao sistema. O sistema é o mesmo, pero tiveron que estirar a catenaria. Isto fíxose co fin de atopar una solución a este descendente. Ao utilizar a catenaria/sistema pantógrafo, este tacto produce ondas na catenaria cuxa velocidade de propagación depende da masa do cable e da tensión de estiramento.

En xeral e até alcanzar una velocidade de 450 km/h, esta velocidade de propagación adoita ser superior á velocidade de circulación do tren, pero cando a velocidade de circulación alcanza e abrigo supera este valor crítico, o tren detecta a onda e esta ondulación da catenaria provoca a fuga do cable da cadea ao pantógrafo

Pero tamén atoparon o remedio a este problema, aumentando a tensión do cable da catenaria e conseguindo que a velocidade de propagación da onda volva ser maior que a do tren, é dicir, paira circular a partir desa velocidade crítica até agora, solucionaron o problema aumentando a tensión de estiramento da catenaria. O que normalmente era 2.000 dan (decanewton) elevouse a 2.700 dan, o que permitiu que a velocidade da onda no cable da cadea alcance os 520 km/h, algo superior á velocidade de circulación alcanzada (510,6 km/h). Desta maneira superouse polo momento a barreira deste sistema paira poder circular por encima dos 500 km/h.

Para que o pantógrafo fregue correctamente e de forma continua o cable da catenaria a unha velocidade superior a 500 km/h, instaláronse cámaras de vídeo e o pantógrafo aperta á súa disposición o cable estirado da catenaria con suficiente presión, sen que a catenaria escape ao pantógrafo na parte da ondulación.

Por tanto, os que falaron en Corea acertaron algo (aínda que non todo) e anunciaron problemas de catenaria/sistema pantógrafo. Menos acertaron os que falaron na época da Capitole. Por suposto, estas non son as velocidades de tráfico a día de hoxe. Actualmente é de 300 km/h o que se considera a maior velocidade paira a circulación normal a altas velocidades. Pero o resto pode chegar sen moito tempo. Por tanto, pódese dicir que o tren tamén se achega a velocidades mínimas de circulación dos avións.

Por outra banda, a potencia necesaria paira circular a estas velocidades de 13.000 kW é distinta da broma de atravesar a sección de 1,5 cm 2 do cable de catenaria e pasar a pantográfora. A presión de contacto ten o seu efecto Joule nunha sección de contacto tan pequena como a presión. Por iso, as marcas realizáronse no inverno (1989) ou na primavera (1990) cando a temperatura ambiente era fría ou fresca.

Con todo, ao redor de 0ºC o aire ten una alta densidade e a resistencia aerodinámica aumenta. En calquera caso M. Segundo Lacôte, a temperatura ambiente ideal sería duns 10ºC, tendo en conta a par temperatura/estado do aire, tanto paira o sistema de catenaria/pantógrafo, como para que os motores autosíncronos e o automatismo electrónico poidan arrefriarse adecuadamente e funcionar á temperatura adecuada, así como para que a resistencia aerodinámica non sexa demasiado elevada.

Zig-zag de bogies a través do movemento recirculatorio.

Particularidades de bogie e carrís

Á marxe da necesaria formación e detalles dos motores autosíncronos que tiveron que utilizar paira a obtención destas novas marcas, expresados amplamente no número 33 de Elhuyar, en devandito artigo, ademais dos bogies, considero oportuno explicar outros detalles. O tren AHT, do mesmo xeito que todos os trens modernos, está montado sobre dous bogies, cada un con dous eixos. Sobre estes eixos e as súas rodas colgan os chasis dos motores (bogies) e sobre eles o do vehículo (caixa).

Con todo, o bogie non vai directamente aos lados sen moverse cando as rodas avanzan a medida que as rodas viran (especialmente a esas velocidades). Xira cara aos lados un pequeno ángulo con respecto ao seu eixo vertical, tanto cara á esquerda como cara á dereita. Ademais, móvese á altura. Este último movemento atópase moito máis controlado por peiraos de colgar, amortiguadores e elementos elásticos, e aínda que o nivel de confort que alcanzaron estes trens merecería unha análise exhaustiva dos mesmos, hoxe polo menos evitarémolo e centraremos a nosa atención no movemento lateral.

Segundo dixo, a xeometría de todo o sistema de rodaxe é a que ten que avanzar cara aos lados manténdose estable e a gran velocidade. Por iso, o equilibrio do tren conséguese en parte mediante a circulación de pares de rodas de perfil cónico nos novos carrís con ambos os inclinados cara ao interior.

Desta forma, o bogie, una bóla, atópase tan forte sobre os carrís como sobre una peza de perfil tipo V, de maneira que as reaccións entre os dous carrís permiten eliminar entre si os compoñentes de forza que se dirixen aos lados e as tendencias de movemento que se derivan dos mesmos, obtendo o seu mellor equilibrio mesmo ao crear calquera perturbación lateral. Hai que ter en conta que o carril non sempre é una liña recta xeométrica de nivel e que os turbulentos aerodinámicos axitan constantemente tanto os elementos de tracción como os remolques (xa sexan vagóns, caixas de tren ou locomotoras).

Ademais, os bogies, en función da súa folgura no carril, circulan en zigzag en función dun tipo de movemento (como os mordaces, pero realizando a balanza a través dun camiño máis longo), aínda que a velocidades elevadas e en carrís moi axustados prodúcese una ondulación atenuada.

Así, a amplitude do ángulo de oscilación diminúe ao longo da lonxitude do bogie, pero ao funcionar como un conxunto máis completo e máis grande, a masa da súa inercia aumenta ao golpe e á vez a acción de inercia, facendo as oscilacións (sinuosas) máis pequenas e máis perezosas e dirixindo o bogie sempre cara ao centro da recirculación.

A redución da distancia entre dous eixos produce un efecto inverso. Por tanto, a mellor solución que se atopou até a data e que foi aceptada desde o primeiro AHT/TGV, consistiu en fixar a distancia entre eixos en 3 m (sendo o carril de 1.435 mm). Este modelo de bogie foi adecuado paira soportar una velocidade de 500 km/h mantendo a estabilidade a medida que avanza o tren. Hai que dicir que a eliminación destas fortes oscilacións laterais é o resultado dun complexo sistema de unións elásticas e amortiguadoras moi ben calculadas e longamente calculadas.

Este sistema, por tanto, ademais de proporcionar seguridade, supón un gran confort paira todo o vehículo. É un dos segredos da marca. Outros modelos anteriores tamén alcanzaron velocidades relativamente altas (en 1955 as maquinas de 331 km/h BB e CC), pero nun trazado moi ondulado e nesas condicións non se podía avanzar máis. As oscilacións dos bogies obrigaban enormemente aos carrís e de aí os enxeñeiros concluíron que a velocidade de circulación segura non ía poder superar os 200 km/h.

Foi por tanto imprescindible a instalación de carrís máis pesados (60 kg/m de peso en lugar dos 40 ó 50 kg/m anteriores) e a modificación da súa actitude paira mellorar a velocidade de circulación. Por iso, tiveron que realizar novos reibos por curvas e sinalización. Na actualidade, mediante a mellora dos carrís e a implantación dos sistemas de amortiguación contra as oscilacións mencionadas nos bogies, estes vehículos poderán circular sen deformar nin un milímetro a unha velocidade de 500 km/h (nin sequera a 300 km/h que polo momento é de circulación).

En canto á estabilidade intrínseca do vehículo, por tanto, uno dos principais motivos de éxito é o sistema de unións articuladas elásticas que presentan este TAV//TGV. Sen iso fose imposible superar os 400 km/h en probas. Por suposto, o complemento imprescindible deste é un redeseño completamente novo e controlado por computador. A pesar de que aínda non se puxeron por completo no servizo público, as marcas que se están superando día a día anúnciannos que pronto chegarán ao noso país.

Cara ao ano 2.000

Con todo, a SNCF está a traballar de face á Europa de 2000. Pero hai algo máis en Europa e no mundo. En Francia, o enxeñeiro Bertin converteuse en pioneiro nos trens colgando sen almohadillas. En Alemaña e Xapón, os enxeñeiros parecen ter maior fe na idea de excusión magnética paira velocidades elevadas.

Esta solución require, por suposto, un camiño recirculado con electroimanes, é dicir, una infraestrutura moi especial. Falando só de velocidade (ensaios puramente probatorios), con material de excusión magnética alcanzaron una velocidade de 435 km/h, pero neste sentido o TAV ten máis mérito superando dita velocidade con vehículos de serie e circulación normal. Ademais, a SNCF comprobou que é posible realizar viaxes de longo percorrido a través de trens de alta velocidade, ademais dos ferrocarrís paira circular a diferentes velocidades. Isto desenvolveuse polo momento principalmente en Francia, pero a partir de agora o seu obxectivo é toda Europa, sen esquecer outros aspectos do mundo.

Á catenaria. (Nota: Paira ver ben a imaxe ir ao pdf).