El documento describe la evolución tecnológica de los sistemas ferroviarios de alta velocidad en España, incluyendo los diferentes tipos de vehículos que se han utilizado a lo largo de los años, desde locomotoras de vapor hasta modernos trenes eléctricos. También discute aspectos clave como la separación entre la gestión de la infraestructura y la operación de los servicios ferroviarios, y los requisitos técnicos, comerciales y de mantenimiento para los trenes de alta velocidad.

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.

19. 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

20. 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

21. 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

22. • 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

28. 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)

29. 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)

30. 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

31. 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.

32. 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

33. AVE S/103
SIEMENS ICE 3

34. Distribución interior del
AVE S/103
Zona de PMRs
Furgón
Sala de
reuniones

35. Clase Club (sala reuniones)

36. Clase Preferente

37. Clase Turista

38. Coche Cafetería

39. TRANSPORTE LOW COST

40. 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

41. 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.

42. 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

44. 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

46. 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:

47. 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.

48. 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

49. The Future Is Now
Maglev AGV

50. sistemasintegradosdetransporte.blogspot.com.ar