Un tren de unidades múltiples (o unidad múltiple ( MU )) es un tren autopropulsado compuesto por uno o más vagones unidos, que si se acopla a otra unidad múltiple puede ser controlado por un solo conductor, [1] con control de tren de unidades múltiples .
Aunque las unidades múltiples constan de varios vagones, los vagones autopropulsados individuales, también llamados automotores , vagones ferroviarios o ferrobuses , son de hecho unidades múltiples cuando dos o más de ellas funcionan conectadas a través de un control de tren de unidades múltiples (independientemente de si los pasajeros pueden caminar entre las unidades o no).
El control de trenes de unidades múltiples se utilizó por primera vez en unidades múltiples eléctricas en la década de 1890.
El ferrocarril aéreo de Liverpool se inauguró en 1893 con unidades múltiples eléctricas de dos vagones, [2] controladores en cabinas en ambos extremos que controlaban directamente la corriente de tracción a los motores de ambos vagones. [3]
El sistema de control de tracción de múltiples unidades fue desarrollado por Frank Sprague y aplicado y probado por primera vez en el Ferrocarril Elevado del Lado Sur (ahora parte de la línea "L" de Chicago ) en 1897. En 1895, a partir de la invención y producción de sistemas de control de ascensores de corriente continua por parte de su empresa, Frank Sprague inventó un controlador de múltiples unidades para el funcionamiento de trenes eléctricos. Esto aceleró la construcción de ferrocarriles de tracción eléctrica y sistemas de trolebuses en todo el mundo. Cada vagón del tren tiene sus propios motores de tracción: por medio de relés de control de motor en cada vagón, energizados por cables de la línea del tren desde el vagón delantero, todos los motores de tracción del tren se controlan al unísono.
La mayoría de las MU están impulsadas por motores de tracción , que reciben su energía a través de un tercer riel o cable aéreo ( EMU ), o por un motor diésel que impulsa un generador que produce electricidad para impulsar los motores de tracción.
Una MU tiene los mismos componentes de potencia y tracción que una locomotora , pero en lugar de que los componentes estén concentrados en un solo vagón, están repartidos por todos los vagones que forman la unidad. En muchos casos, estos vagones solo pueden propulsarse a sí mismos cuando forman parte de la unidad, por lo que están acoplados de forma semipermanente. Por ejemplo, en una DMU, un vagón puede llevar el motor principal y los motores de tracción , y otro el motor para la generación de energía en la cabecera ; una EMU puede tener un vagón que lleve el pantógrafo y el transformador , y otro vagón que lleve los motores de tracción.
Los vehículos MU pueden ser de motor o de remolque, no siendo necesario que todos estén motorizados. Los vehículos de remolque pueden contener equipos complementarios como compresores de aire, baterías, etc.; también pueden estar equipados con cabina de conducción.
En la mayoría de los casos, los trenes MU solo se pueden conducir o controlar desde vagones con cabina exclusivos. Sin embargo, en algunos trenes MU, cada vagón está equipado con una consola de conducción y otros controles necesarios para operar el tren, por lo que cada vagón se puede utilizar como vagón con cabina, ya sea motorizado o no, si se encuentra en el extremo del tren. Un ejemplo de esta disposición son las flechas de NJ Transit .
Prácticamente todo el material rodante de tránsito rápido, como el metro de Nueva York , el metro de Londres , el metro de París y otros sistemas de metro, son unidades múltiples, normalmente EMU. La mayoría de los trenes en los Países Bajos y Japón son MU, por lo que son adecuados para su uso en zonas de alta densidad de población.
Muchos trenes de alta velocidad también son unidades múltiples, como el Shinkansen japonés y los trenes de alta velocidad alemanes Intercity-Express ICE 3 de última generación . El 5 de febrero de 2008, la francesa Alstom presentó un nuevo tren de alta velocidad, el AGV , que alcanza una velocidad de servicio declarada de 360 km/h (220 mph). La ICF de la India anunció el primer tren sin motor de alta velocidad del país, llamado «tren 18», que circularía a una velocidad máxima de 250 km/h. [4]
El tren de unidades múltiples se ha utilizado ocasionalmente para el transporte de mercancías, como contenedores, o para trenes destinados a tareas de mantenimiento. El tren japonés de la serie M250 tiene cuatro vagones delanteros y traseros que son unidades de accionamiento electromecánico y está en funcionamiento desde marzo de 2004. El CargoSprinter alemán se ha utilizado en tres países desde 2003.
Son más eficientes energéticamente que los trenes arrastrados por locomotoras. [ cita requerida ]
Tienen mejor adherencia , ya que una mayor parte del peso del tren recae sobre las ruedas motrices, en lugar de que la locomotora tenga que transportar el peso muerto de vagones sin motor.
Tienen una relación potencia-peso mayor que un tren arrastrado por locomotora, ya que no tienen una locomotora pesada que no transporta pasajeros, pero contribuye al peso total del tren. Esto es particularmente importante cuando los servicios de trenes hacen paradas frecuentes, ya que la energía consumida para acelerar el tren aumenta significativamente con un aumento en el peso. Debido a la eficiencia energética y los valores más altos de la relación peso-adherencia-peso total, generalmente tienen una mayor capacidad de aceleración que los trenes tipo locomotora y son los preferidos en trenes urbanos y sistemas de metro para rutinas frecuentes de arranque y parada.
La mayoría de ellos tienen cabinas en ambos extremos, lo que se traduce en tiempos de respuesta más rápidos, menores costos de tripulación y mayor seguridad. El tiempo de respuesta más rápido y el tamaño reducido (debido a las frecuencias más altas) en comparación con los grandes trenes arrastrados por locomotoras , han hecho que los MU sean una parte importante de los servicios ferroviarios de cercanías suburbanos en muchos países. Los MU también son utilizados por la mayoría de los sistemas de tránsito rápido. Sin embargo, la necesidad de girar una locomotora ya no es un problema para los trenes arrastrados por locomotoras debido al uso creciente de trenes push pull .
Por lo general, es posible formar rápidamente varias unidades o separarlas en conjuntos de longitudes variables. Varias unidades múltiples pueden funcionar como un solo tren y luego dividirse en un punto de unión para formar trenes más cortos con destinos diferentes. Como hay varios motores, la falla de uno de ellos no impide que el tren continúe su viaje. Un tren tirado por locomotoras normalmente tiene solo una unidad motriz, cuya falla inutilizará el tren. Sin embargo, algunos trenes tirados por locomotoras pueden contener más de una unidad motriz y, por lo tanto, pueden continuar a velocidad reducida después de la falla de una.
Tienen cargas de eje más ligeras, lo que permite la operación en vías más ligeras, donde las locomotoras pueden estar prohibidas. Otro efecto secundario de esto es un menor desgaste de la vía, ya que las fuerzas de tracción se pueden proporcionar a través de muchos ejes, en lugar de solo los cuatro o seis de una locomotora. Generalmente tienen acopladores rígidos en lugar de los flexibles que se usan a menudo en trenes arrastrados por locomotoras. Eso significa que los frenos / acelerador se pueden aplicar más rápidamente sin una cantidad excesiva de sacudidas experimentadas en los vagones de pasajeros. En un tren arrastrado por locomotoras, si se cambia el número de vagones para satisfacer la demanda, el rendimiento de aceleración y frenado también cambiará. Esto requiere que los cálculos de rendimiento se realicen teniendo en cuenta la composición del tren más pesado. Esto a veces puede hacer que algunos trenes en períodos de baja demanda tengan demasiada potencia con respecto al rendimiento requerido. Cuando se acoplan 2 o más unidades múltiples, el rendimiento del tren permanece casi sin cambios. Sin embargo, en composiciones de trenes arrastrados por locomotoras, el uso de locomotoras más potentes cuando un tren es más largo puede resolver este problema.
Puede resultar más fácil realizar el mantenimiento de una locomotora que de muchos vagones autopropulsados. En el pasado, solía ser más seguro ubicar los sistemas de energía del tren lejos de los pasajeros. Esto era particularmente así en el caso de las locomotoras de vapor, pero aún tiene cierta relevancia para las víctimas que en el caso de una locomotora (donde la locomotora pesada actuaría como una "zona de deformación").
Si una locomotora falla, se puede reemplazar fácilmente con movimientos de maniobra mínimos. No habría necesidad de que los pasajeros evacuaran el tren. La falla de una unidad múltiple a menudo requerirá un tren completamente nuevo y actividades de maniobras que consumen mucho tiempo; también se pediría a los pasajeros que evacuen el tren averiado y suban a otro. Sin embargo, si el tren consta de más de una unidad múltiple, a menudo están diseñadas de tal manera que en caso de falla de una unidad, otras personas en el tren pueden remolcarla en punto muerto si los frenos y otros sistemas de seguridad están operativos.
Los trenes inactivos no desperdician recursos de fuerza motriz costosos. Las locomotoras separadas significan que los costosos recursos de fuerza motriz se pueden mover según sea necesario y también se pueden usar para transportar trenes de carga. Una disposición de unidades múltiples limitaría el uso de estos costosos recursos de fuerza motriz para el transporte de pasajeros.
Es difícil tener conexiones de pasarela entre unidades acopladas y aún así conservar un extremo delantero delantero aerodinámico. Debido a esto, generalmente no hay paso entre unidades acopladas de alta velocidad, aunque las unidades acopladas de menor velocidad con frecuencia tienen conexiones entre unidades acopladas. [ cita requerida ] Esto puede requerir más miembros de la tripulación, de modo que los inspectores de boletos, por ejemplo, puedan estar presentes en todas ellas. Esto conduce a mayores costos operativos y menor uso de recursos de la tripulación. En un tren remolcado por locomotoras, una tripulación puede atender el tren independientemente del número de vagones en el tren, siempre que no se excedan los límites de carga de trabajo individual. Asimismo, en tales casos, puede ser necesario duplicar los vagones comedor y otras instalaciones compartidas para pasajeros en cada unidad, lo que reduce la eficiencia.
En caso de que se necesite más potencia, se pueden utilizar locomotoras de gran tamaño en lugar de locomotoras pequeñas. Además, se pueden añadir o quitar fácilmente distintos tipos de vagones de pasajeros (como vagones con asientos reclinables, vagones con compartimentos, vagones literas, vagones cama, vagones restaurante, vagones comedor, etc.) a un tren tirado por locomotoras. Esto no es tan fácil en el caso de las unidades múltiples, ya que los vagones individuales solo se pueden acoplar o desacoplar en una instalación de mantenimiento. Esto también permite que un tren tirado por locomotoras sea flexible en cuanto al número de vagones. Los vagones se pueden quitar o añadir uno por uno, pero en las unidades múltiples se deben acoplar dos o más unidades. Esto no es tan flexible.
El entorno de los pasajeros de una unidad múltiple suele ser notablemente más ruidoso que el de un tren arrastrado por locomotoras, debido a la presencia de maquinaria debajo del piso. Lo mismo ocurre con las vibraciones, un problema particular en el caso de las unidades múltiples .
Separar la fuerza motriz de los vehículos que transportan la carga útil significa que cualquiera de ellos puede reemplazarse cuando queda obsoleto sin afectar al otro.
Argelia posee 17 unidades del Coradia El Djazaïr, un tren de unidades múltiples producido por Alstom. Estas unidades son similares a la versión francesa del Régiolis, que pertenece a la familia Coradia. [5]
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Metrorail , que ofrece servicios de trenes de cercanías en las principales áreas urbanas de Sudáfrica, opera la mayoría de los servicios utilizando trenes eléctricos de unidades múltiples del tipo 5M2A . Estos trenes se están renovando gradualmente y, posteriormente, se los designa como 10M3 (Ciudad del Cabo), 10M4 (Gauteng) o 10M5 (Durban). Los servicios de Metrorail se dividen en cuatro regiones: Gauteng , KwaZulu-Natal , Cabo Oriental y Cabo Occidental .
Gautrain , un sistema ferroviario de cercanías de Johannesburgo , funciona con unidades múltiples eléctricas Bombardier Electrostar .
El concepto de unidad múltiple ha entrado en el horizonte de los chinos desde la sexta campaña de aceleración de China Railway en 2007. Con la modernización de Jinghu Railway , North Jingguang Railway , Jingha Railway y Hukun Railway , y la construcción de nuevas líneas dedicadas para pasajeros (o ferrocarriles de pasajeros) completadas, se han puesto en servicio trenes CRH (China Railway High-speed), principalmente en el norte y noreste de China y en el este de China. Todos estos trenes CRH son unidades múltiples eléctricas. Este fue el comienzo del servicio general de trenes de unidades múltiples en el sistema ferroviario nacional de China.
Mucho antes de la introducción de la marca CRH, ya circulaban trenes de unidades múltiples por las líneas de metro de las principales ciudades de China.
En Japón, la mayoría de los trenes de pasajeros, incluido el Shinkansen de alta velocidad , son del tipo de unidades múltiples (MU), y la mayoría de las locomotoras se utilizan ahora únicamente en operaciones de transporte de mercancías. De los servicios de pasajeros arrastrados por locomotoras que todavía están en funcionamiento, la mayoría están orientados al turismo, como los numerosos trenes a vapor que funcionan estacionalmente en líneas panorámicas en todo el país, así como algunos de los trenes de crucero de lujo.
Japón es un país con una alta densidad de población y un gran número de pasajeros de ferrocarril en áreas urbanas relativamente pequeñas, por lo que se ha requerido la operación frecuente de trenes de corta distancia. Por lo tanto, la alta capacidad de aceleración y los rápidos tiempos de respuesta de las unidades de transporte presentan ventajas que fomentan su desarrollo en este país. Además, el terreno montañoso les da a las unidades de transporte una ventaja en pendientes más pronunciadas que las que se encuentran en la mayoría de los países, en particular en pequeñas líneas privadas, muchas de las cuales van desde ciudades costeras hasta pequeños pueblos en las montañas.
Hasta la década de 1950, la mayoría de los trenes de larga distancia en Japón funcionaban con locomotoras, pero al utilizar y mejorar la tecnología de los trenes MU urbanos de corta distancia, se desarrollaron y se introdujeron ampliamente vehículos MU de tipo expreso de larga distancia a partir de mediados de la década de 1950. Este trabajo dio como resultado el desarrollo original del Shinkansen , que optimizó todas las eficiencias del EMU para maximizar la velocidad. Se introdujo tras la finalización del Tokaido Shinkansen (literalmente "nueva línea troncal") en 1964. En la década de 1970, la tracción por locomotora se consideraba lenta e ineficiente, y su uso ahora se limita principalmente a los trenes de mercancías.
Desde 1999 se han llevado a cabo esfuerzos para desarrollar la tecnología de EMU de carga , pero actualmente se utiliza únicamente para un servicio de carga exprés en la línea principal de Tokaido entre Tokio y Osaka. El gobierno ha estado impulsando la adopción de la tecnología de EMU de carga por razones de eficiencia energética con la esperanza de que su adopción generalizada pueda ayudar a cumplir los objetivos de emisiones de CO2 . El esfuerzo se ha dirigido principalmente al envío exprés de paquetes que de otro modo viajarían por carretera.
Las primeras unidades electromecánicas se introdujeron en Bélgica en la década de 1930. Desde entonces se han ido creando varios modelos, como el AM75 .
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CIÉ presentó sus primeras DMU , la clase 2600, en 1951.
Elektrichka ( ruso : электри́чка , ucraniano : електри́чка , romanizado : elektrychka ) es una palabra informal para elektropoezd ( ruso : электропо́езд ), un tren eléctrico de pasajeros de unidades múltiples regional (en su mayoría suburbano ) soviético o postsoviético . Las Elektrichkas están muy extendidas en Rusia, Ucrania y algunos otros países de la antigua Unión Soviética. El primer viaje en elektrichka tuvo lugar en agosto de 1929 entre Moscú y Mytishchi .
Los ferrocarriles suecos se han privatizado en etapas durante unos 25 años y hoy en día muchas compañías diferentes operan distintos tipos de unidades múltiples. La mayoría de los trenes de pasajeros actuales están compuestos por trenes de unidades múltiples, de los cuales el tráfico regional los utiliza exclusivamente.
Los Ferrocarriles Federales Suizos utilizan numerosas unidades múltiples, principalmente en líneas regionales ( S-Bahn ).
En el Reino Unido, el uso de unidades múltiples diésel modernas fue pionero en Irlanda del Norte, [ cita requerida ] aunque varias otras compañías ferroviarias también experimentaron con las primeras unidades múltiples diésel (incluidas la Great Western y la London Midland Scottish). Entre los ejemplos notables se incluyen las familias Sprinter y Voyager , y los trenes Javelin más nuevos.
El sistema de pasajeros del metro de Londres funciona exclusivamente con locomotoras eléctricas. Los trenes de trabajo del metro emplean locomotoras independientes, algunas de las cuales funcionan con baterías y raíles activos.
En Irlanda del Norte, la mayoría de los servicios de pasajeros han sido operados por unidades múltiples diésel desde mediados de la década de 1950 bajo el mandato de la Autoridad de Transporte del Ulster (1948-1966) y de los Ferrocarriles de Irlanda del Norte (desde 1967).
Los primeros trenes de tracción múltiple de Australia fueron los trenes Tait , trenes eléctricos de tracción múltiple con carrocería de madera que funcionaban en Melbourne , Victoria . Originalmente se introdujeron como vagones arrastrados por locomotoras de vapor, pero se convirtieron a tracción eléctrica a partir de 1919 durante el proyecto de electrificación de Melbourne. [7]
Indian Railways ha introducido recientemente una unidad electromecánica de velocidad media denominada Vande Bharat Express , capaz de circular a 183 km/h (114 mph). Y sigue utilizando unidades múltiples diésel y eléctricas en su red nacional. Todas las líneas de tránsito rápido y suburbano cuentan con unidades electromecánicas.
Indonesia utiliza motores diésel desde 1976 y motores eléctricos desde 1925. La mayoría de estos motores se construyeron en Japón.
La Manila Railroad Company (MRR) adquirió sus primeras unidades múltiples en la década de 1930. La clase MC construida localmente fue impulsada inicialmente por gasolina y se cambió a diésel durante la Segunda Guerra Mundial . Tanto la MRR como su sucesora, Philippine National Railways (PNR), han adquirido desde entonces varias clases de unidades múltiples diésel. Todas las unidades múltiples propiedad de MRR y todas las MU más antiguas de PNR fueron construidas por empresas japonesas. Por otro lado, su material rodante más nuevo se construyó en Corea del Sur e Indonesia . También habrá DMU que se construirán en China . [8]
Las primeras unidades múltiples eléctricas se adquirieron en 1984 para la línea 1 del sistema de tren ligero construida por La Brugeoise et Nivelles en Bélgica . [9] Las primeras unidades múltiples eléctricas que se utilizarán fuera del tránsito rápido entrarán en servicio entre 2021 y 2022. [10]
La mayoría de los trenes en Norteamérica son arrastrados por locomotoras y utilizan un control de unidades múltiples (MU) para controlar varias locomotoras. El sistema de control de la locomotora líder se conecta a las otras locomotoras de modo que el control del ingeniero se repite en todas las locomotoras adicionales. Las locomotoras están conectadas por cables multinúcleo. Sitio web técnico ferroviario, vol. Control de MU de locomotoras de EE. UU. Esto no convierte a estas locomotoras en MU [ dudosas – discutir ] a los efectos de este artículo. Véase composición de locomotoras .
Sin embargo , los trenes de cercanías, de tránsito rápido y de tren ligero hacen un uso extensivo de los MU. La mayoría de los trenes eléctricos son MU.
La División de Ferrocarril Regional de la Autoridad de Transporte del Sureste de Pensilvania ( SEPTA ) utiliza locomotoras eléctricas casi exclusivamente, con la excepción de algunos de sus servicios exprés de máxima demanda. El servicio de New Jersey Transit en la línea del Corredor Noreste se divide entre locomotoras eléctricas y locomotoras eléctricas.
Las EMU M2 , M4 , M6 y M8 que operan en la línea New Haven de Metro-North Railroad son " multisistema ", lo que significa que pueden obtener energía del tercer riel o de líneas aéreas . Esto permite la operación bajo los cables entre Pelham, NY y New Haven, CT , una sección de vía propiedad de Metro North pero compartida con el servicio Northeast Corridor de Amtrak, y en el tercer riel entre Pelham y Grand Central Terminal . Las EMU se utilizan en la línea Montreal/Deux-Montagnes de AMT .
Los DMU son menos comunes, en parte porque las nuevas operaciones de trenes ligeros son casi completamente eléctricas, con muchas rutas de cercanías ya electrificadas, y también debido a las dificultades planteadas por las reglas de la Administración Federal de Ferrocarriles que limitan su uso en corredores compartidos de pasajeros/carga. Cuando se desarrolló el Budd RDC después de la Segunda Guerra Mundial, se adoptó para muchas rutas secundarias de pasajeros en los Estados Unidos (especialmente en el Ferrocarril de Boston y Maine ) y Canadá. Estas operaciones generalmente sobrevivieron más tiempo en Canadá, pero varias fueron abandonadas en los recortes de Via Rail de principios de la década de 1990. Uno que sobrevive es el tren Victoria - Courtenay en la isla de Vancouver. El uso de DMU en Canadá ha resucitado en los últimos años, comenzando con la apertura de Union Pearson Express en 2015.
Aunque la mayoría de las DMU deben cumplir con los estrictos requisitos de colisión de la FRA para la operación simultánea con ferrocarriles de carga, las DMU de estilo europeo se utilizan con acuerdos de tiempo compartido en varias líneas ferroviarias, incluida la RiverLINE en Nueva Jersey. Solo un puñado de fabricantes en los Estados Unidos producen o han producido DMU que cumplen con la FRA, incluidos Colorado Railcar (ahora US Railcar ) y Nippon Sharyo / Sumitomo Corporation . NJ Transit ha experimentado con esta DMU en la línea Princeton Branch . En agosto de 2006 se anunció que Amtrak quiere que el estado de Vermont experimente con DMU en la línea Vermonter subsidiada por el estado desde New Haven hacia el norte hasta St. Albans para reemplazar los trenes con locomotoras diésel menos eficientes que se utilizan actualmente.
Los tranvías MU fueron utilizados en Toronto por la Comisión de Transporte de Toronto (más tarde Comisión de Tránsito de Toronto ) desde 1949 hasta 1966 utilizando 100 PCC A-7 construidos por St. Louis Car Company y Canadian Car and Foundry . [11] Estas unidades de dos coches funcionaron a lo largo de la ruta de Bloor Street recién a partir de 1950 y cesaron sus operaciones después de la apertura de la línea de metro Bloor-Danforth en 1966. Las unidades A-7 luego se convirtieron en de un solo uso.
Este es uno de los vagones de pasajeros originales que tiene motores eléctricos montados debajo del piso, una cabina de conducción en un extremo y alojamiento de tercera clase con asientos de madera.
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