Transrapid ( alemán: [tʁansʁaˈpiːt] ) es un tren monorrielde alta velocidad desarrollado en Alemaniaque utilizalevitación magnética. La planificación del sistema comenzó a fines de la década de 1960, yuna instalación de pruebaen Emsland, Alemania.[1]Deutsche Bundesbahn,en cooperación con universidades de renombre,aprobó la preparación técnica para la aplicación[2]
La última versión, el Transrapid 09, construido en 2007, está diseñada para una velocidad de crucero de 505 km/h (314 mph) y permite una aceleración y desaceleración de aproximadamente 1 m/s2 ( 2,2 mph/s).
En 2002, se completó la primera implementación comercial: el tren de levitación magnética de Shanghái , que conecta la red de tránsito rápido de la ciudad de Shanghái a 30,5 km (18,95 mi) con el Aeropuerto Internacional de Shanghái-Pudong . El sistema Transrapid aún no se ha implementado en una línea interurbana de larga distancia.
El sistema fue desarrollado y comercializado por Siemens y ThyssenKrupp , así como otras empresas, en su mayoría alemanas.
En 2006, un tren Transrapid chocó con un vehículo de mantenimiento en la pista de pruebas alemana, lo que provocó 23 víctimas mortales.
En 2011, la pista de pruebas de Emsland cerró cuando expiró su licencia de operación. A principios de 2012, se aprobó la demolición y reconversión de todo el sitio de Emsland, incluida la fábrica, pero se ha retrasado hasta fines de 2023 debido a los conceptos para su uso como pista de pruebas de Hyperloop o una pista de levitación magnética para el CRRC Maglev chino . [3] [4]
El sistema de levitación magnética de alta velocidad Transrapid no tiene ruedas, ejes, transmisiones de engranajes, raíles de acero ni pantógrafos eléctricos suspendidos . Los vehículos de levitación magnética no se desplazan sobre ruedas, sino que flotan sobre la vía de guía, utilizando la fuerza magnética atractiva entre dos conjuntos lineales de bobinas electromagnéticas (un lado de la bobina en el vehículo, el otro lado en la vía de guía, que funcionan juntas como un dipolo magnético). Durante la levitación y el desplazamiento, el vehículo de levitación magnética Transrapid flota sobre un cojín magnético sin fricción y sin contacto mecánico alguno con la vía de guía. Los sistemas electrónicos de a bordo del vehículo miden la distancia entre los dipolos 100.000 veces por segundo para garantizar la distancia entre las bobinas unidas a la parte inferior de la vía de guía y la parte magnética del vehículo que rodea los bordes de la vía de guía. Con este control electrónico preciso y constantemente actualizado, la distancia entre los dipolos permanece nominalmente constante a 10 milímetros (0,39 pulgadas). Cuando está levitando, el vehículo de levitación magnética tiene unos 15 centímetros (5,9 pulgadas) de espacio libre sobre la superficie de la vía.
El vehículo de levitación magnética Transrapid requiere menos energía para flotar que la que necesita para hacer funcionar su equipo de aire acondicionado de a bordo.
En las versiones TR08 y anteriores de los vehículos Transrapid, cuando se viajaba a velocidades inferiores a 80 kilómetros por hora (50 mph), el sistema de levitación del vehículo y todos los componentes electrónicos de a bordo se alimentaban mediante conexiones físicas a la vía de guía. A velocidades superiores a 80 kilómetros por hora (50 mph), toda la energía de a bordo se suministraba mediante la oscilación armónica recuperada de los campos magnéticos creados a partir del estator lineal de la vía. (Como estas oscilaciones son parásitas, no se pueden utilizar para la propulsión del vehículo). Desde entonces, se ha desarrollado un nuevo sistema de transmisión de energía, la versión TR09, para Transrapid, en el que los vehículos de levitación magnética ya no requieren contacto físico con la vía de guía para sus necesidades de energía de a bordo, independientemente de la velocidad del vehículo. Esta característica ayuda a reducir los costos operativos y de mantenimiento continuos.
En caso de fallo eléctrico del sistema de propulsión de la pista, el vehículo maglev puede utilizar baterías de respaldo a bordo para alimentar temporalmente el sistema de levitación del vehículo.
El sistema de levitación magnética Transrapid utiliza un motor lineal síncrono de estator largo tanto para la propulsión como para el frenado. Funciona como un motor eléctrico giratorio cuyo estator se "desenrolla" a lo largo de la parte inferior de la vía; en lugar de producir par (rotación), produce una fuerza lineal a lo largo de su longitud. Los electroimanes del vehículo de levitación magnética que lo elevan también funcionan como el equivalente de la parte de excitación ( rotor ) de este motor eléctrico lineal. Dado que el campo magnético de desplazamiento funciona en una sola dirección, si hubiera varios trenes de levitación magnética en una sección de vía determinada, todos viajarían en la misma dirección, lo que reduciría la posibilidad de colisión entre trenes en movimiento.
El consumo normal de energía del Transrapid es de aproximadamente 50 a 100 kilovatios (67 a 134 hp) por sección para levitación y desplazamiento, y control del vehículo. El coeficiente de resistencia aerodinámica del Transrapid es de aproximadamente 0,26. La resistencia aerodinámica del vehículo, que tiene una sección transversal frontal de 16 m 2 (172 pies cuadrados), [ cita requerida ] requiere un consumo de energía, a 400 km/h (249 mph) o 111 m/s (364 ft/s) de velocidad de crucero, dado por la siguiente fórmula:
El consumo de energía es comparable con el de otros sistemas ferroviarios de alta velocidad. Con una eficiencia de 0,85, la potencia necesaria es de unos 4,2 MW. El consumo de energía para fines de levitación y guiado equivale a aproximadamente 1,7 kW/t. Como el sistema de propulsión también puede funcionar en reversa, la energía se transfiere de nuevo a la red eléctrica durante el frenado. Una excepción a esto es cuando se realiza una parada de emergencia utilizando los patines de aterrizaje de emergencia debajo del vehículo, aunque este método de detener el vehículo está pensado solo como último recurso en caso de que sea imposible o indeseable mantener el vehículo levitando con energía de respaldo hasta una parada natural.
En comparación con las líneas ferroviarias clásicas, Transrapid permite velocidades y pendientes más altas con menos desgaste y un menor consumo de energía y necesidades de mantenimiento. La vía Transrapid es más flexible y se adapta más fácilmente a circunstancias geográficas específicas que un sistema ferroviario clásico. La carga está restringida a una carga útil máxima de 15 toneladas (14,8 toneladas largas ; 16,5 toneladas cortas ) por vagón. Transrapid permite velocidades máximas de 550 km/h (342 mph), lo que lo coloca entre los trenes de alta velocidad convencionales (200–320 km/h o 124–199 mph) y el tráfico aéreo (720–990 km/h o 447–615 mph). El generador de campo magnético, una parte importante del motor que forma parte de la vía, limita la capacidad del sistema.
Desde el punto de vista de la competencia, el Transrapid es una solución propia. Como la vía es parte del motor, solo pueden utilizarse los vehículos y la infraestructura de Transrapid, que son de una sola fuente. No se prevé la utilización de múltiples fuentes de suministro en lo que respecta a los vehículos o a los complejos cruces y desvíos. A diferencia de los ferrocarriles clásicos u otras redes de infraestructuras, administradas conjuntamente por la Agencia Federal de Redes (Bundesnetzagentur) en Alemania, un sistema Transrapid no permite ninguna competencia directa.
El Transrapid es un medio de transporte eléctrico, limpio, de alta velocidad y alta capacidad [ cita requerida ] capaz de construir conexiones de pasajeros de punto a punto en entornos geográficamente difíciles. Esto debe compararse con el impacto en las áreas de protección del patrimonio y del paisaje (compárese con el puente Waldschlösschen ). Cualquier impacto de las emisiones debe tener en cuenta la fuente de energía eléctrica. La reducción de los gastos, el ruido y las vibraciones de un sistema Transrapid solo para personas en comparación con una vía de tren de carga no es directamente comparable. La reutilización de las vías existentes y la interconexión con las redes existentes es limitada. El Transrapid compite indirectamente por los recursos, el espacio y las vías en entornos urbanos y urbanos con los sistemas de transporte urbano clásicos y los trenes de alta velocidad.
El tren de levitación magnética de Shanghái , totalmente elevado , se construyó con un coste de 1.330 millones de dólares y una longitud de 30,5 kilómetros (19,0 millas), incluidos trenes y estaciones. Por tanto, el coste por kilómetro de vía doble fue de 43,6 millones de dólares, incluidos trenes y estaciones. Este fue el primer uso comercial de la tecnología. Desde entonces, se han producido en masa vías férreas rápidas convencionales en China por entre 4,6 y 30,8 millones de dólares por kilómetro, principalmente en zonas rurales. (Véase Ferrocarril de alta velocidad en China ).
En 2008, Transrapid Australia le ofreció al gobierno del estado de Victoria una cotización de 34 millones de dólares australianos por kilómetro para una vía doble. [5] Esto suponía que el 50% de la vía estaba a nivel y el 50% restante elevado. En comparación, el enlace ferroviario regional de 47 kilómetros (29 millas) construido en Victoria costó alrededor de 5.000 millones de dólares australianos, o 105 millones de dólares australianos por kilómetro, incluidas dos estaciones.
De lo anterior no es posible decir si el sistema Transrapid o el ferrocarril rápido convencional sería más barato para una aplicación particular.
La mayor velocidad de funcionamiento del sistema de levitación magnética permitirá transportar más pasajeros en la misma distancia en un tiempo determinado. La capacidad del sistema Transrapid para soportar curvas más cerradas y pendientes más pronunciadas podría influir considerablemente en la comparación de costos de un proyecto en particular.
En 2008, Transrapid Australia le cotizó al gobierno del estado de Victoria entre 16,5 millones de dólares australianos (trenes de cercanías) y 20 millones de dólares australianos (trenes de lujo) por sección o vagón de tren. [5] Debido a que los vagones de Transrapid tienen un ancho de 3,7 m (12 pies 2 pulgadas), tienen una superficie de aproximadamente 92 metros cuadrados (990 pies cuadrados). Esto equivale a entre 179.000 y 217.000 dólares australianos por metro cuadrado.
En comparación, los InterCityExpress , también construidos por Siemens , cuestan unos 6 millones de dólares australianos por vagón. Debido a que los vagones ICE tienen una anchura de 2,9 m (9 pies 6 pulgadas), tienen una superficie de unos 72 metros cuadrados (775 pies cuadrados). Esto supone unos 83.000 dólares australianos por metro cuadrado.
Esto demuestra que los trenes Transrapid probablemente cuesten más del doble que los trenes de alta velocidad convencionales ICE 3 en este momento. Sin embargo, cada tren Transrapid es más del doble de eficiente debido a su mayor velocidad operativa y aceleración según UK Ultraspeed . En su estudio de caso, solo se necesita el 44 % de los trenes Transrapid para transportar la misma cantidad de pasajeros que los trenes de alta velocidad convencionales.
Transrapid afirma que su sistema tiene costos de mantenimiento muy bajos en comparación con los sistemas ferroviarios de alta velocidad convencionales debido a la naturaleza sin contacto de su sistema. [6]
El único modelo comercial que se ha implementado hasta ahora fue en 2000, cuando el gobierno chino ordenó la construcción de una vía Transrapid que conectara Shanghái con su Aeropuerto Internacional de Pudong . Se inauguró en 2002 y los viajes diarios regulares comenzaron en marzo de 2004. La velocidad de viaje es de 431 km/h (268 mph), que el tren Maglev mantiene durante 50 segundos, ya que la vía corta, de 30,5 km (18,95 mi) solo permite mantener la velocidad de crucero durante un breve tiempo antes de que deba comenzar la desaceleración. El número promedio de pasajeros por día (14 horas de funcionamiento) es de aproximadamente 7.500, mientras que la capacidad máxima de asientos por tren es de 440. El precio de un boleto de segunda clase de aproximadamente 50 RMB ( renminbi ) (alrededor de 6 euros ) es cuatro veces el precio del autobús del aeropuerto y diez veces más caro que un boleto de metro comparable.
El proyecto fue financiado con 200 millones de marcos alemanes por la empresa alemana Hermes , y se estima que su coste total asciende a 1.330 millones de dólares.
La ampliación prevista de la línea hasta el aeropuerto de Shanghái Hongqiao (35 km o 22 mi) y luego hasta la ciudad de Hangzhou (175 km o 109 mi) se ha retrasado en repetidas ocasiones. Originalmente se había planeado que estuviera lista para la Expo 2010 , pero la aprobación final se concedió el 18 de agosto de 2008 y la construcción estaba programada para comenzar en 2010 y finalizar en 2014. [7] Sin embargo, el plan se canceló, posiblemente debido a la construcción del ferrocarril de pasajeros de alta velocidad Shanghái-Hangzhou . [8]
La instalación de pruebas de Emsland era la única pista de Transrapid en Alemania. [ cita requerida ] Se ha desactivado y está previsto que se desmonte. Sin embargo, hay planes para utilizarla como instalación de pruebas para el CRRC 600 o para reconstruirla para que sirva como pista de Hyperloop . [9] [10]
En 2007, Irán y una empresa alemana llegaron a un acuerdo sobre el uso de trenes de levitación magnética para unir las ciudades de Teherán y Mashhad . El acuerdo se firmó en el recinto ferial internacional de Mashhad entre el Ministerio de Carreteras y Transporte de Irán y la empresa alemana. [ cita requerida ] Schlegel Consulting Engineers, con sede en Munich, dijo que había firmado el contrato con el Ministerio de Transporte iraní y el gobernador de Mashad. "Hemos recibido el mandato de liderar un consorcio alemán en este proyecto", dijo un portavoz. "Estamos en una fase preparatoria". El siguiente paso será reunir un consorcio, un proceso que se espera que tenga lugar "en los próximos meses", dijo el portavoz. El proyecto podría valer entre 10.000 y 12.000 millones de euros, dijo el portavoz de Schlegel. Siemens y ThyssenKrupp, los desarrolladores de un tren de levitación magnética de alta velocidad, llamado Transrapid, dijeron que no estaban al tanto de la propuesta. El portavoz de Schlegel dijo que Siemens y ThyssenKrupp actualmente "no estaban involucrados" en el consorcio. [11]
SwissRapide AG, en colaboración con el Consorcio SwissRapide, está desarrollando y promoviendo un sistema de monorraíl de levitación magnética (Maglev) sobre el suelo, basado en la tecnología Transrapid. Los primeros proyectos previstos son las líneas Berna - Zúrich , Lausana - Ginebra y Zúrich- Winterthur . [12] [13]
Transrapid es una de las empresas que buscan construir un sistema de tránsito de alta velocidad de 190 km (120 mi) paralelo a la autopista interestatal I-70 en el estado de Colorado, Estados Unidos. [14] Las propuestas presentadas indican que el tren de levitación magnética ofrece un rendimiento significativamente mejor que el ferrocarril, dadas las duras condiciones climáticas y el terreno. Hasta noviembre de 2013, no se ha elegido ninguna tecnología, aunque está previsto que la construcción comience en 2020. [15]
El proyecto de levitación magnética interestatal California-Nevada es una línea propuesta de 433 km (269 mi) desde Las Vegas, Nevada hasta Anaheim, California. Un segmento iría desde Las Vegas hasta Primm, Nevada, con un servicio propuesto hasta el futuro aeropuerto Ivanpah Valley de la zona de Las Vegas. La velocidad máxima sería de 500 km/h (310 mph). En agosto de 2014, los partidarios del plan buscaban revivir el interés en él. [16] [17]
Se han llevado a cabo otras evaluaciones en los EE. UU., incluidas las de Washington DC a Baltimore , de Chattanooga a Atlanta y de Pittsburgh a Filadelfia. [18] Hasta el momento, no se ha iniciado la construcción de ningún proyecto. Véase la lista de propuestas de trenes de levitación magnética en los Estados Unidos .
Se ha propuesto un sistema de dos líneas de 120 kilómetros (75 millas) de longitud para la isla de Tenerife , que es visitada por cinco millones de turistas por año. Conectaría la capital de la isla, Santa Cruz, en el norte, con Costa Adeje, en el sur, y Los Realejos, en el noroeste, con una velocidad máxima de 270 km/h (169 mph). El coste estimado es de 3.000 millones de euros. Transrapid tiene ventajas sobre los planes ferroviarios convencionales que requerirían un 35% de su ruta en túneles debido al terreno escarpado de la isla. [19] [20]
El Transrapid surgió como uno de los varios conceptos que competían por un nuevo transporte público terrestre de alta velocidad desarrollado en Alemania. En esta competición, el Transrapid competía principalmente con el InterCityExpress (ICE), un sistema ferroviario de alta velocidad basado en la tecnología ferroviaria "tradicional". El ICE "ganó" porque se adoptó a nivel nacional en Alemania, pero el desarrollo del Transrapid continuó. Se llevaron a cabo varios estudios para posibles líneas del Transrapid después de que el ICE entrara en servicio, incluida una línea de larga distancia de Hamburgo a Berlín.
El proyecto más reciente de la línea Transrapid alemana, y el que estuvo más cerca de ser construido, habiendo sido previamente aprobado, fue una vía de conexión con el aeropuerto desde la Estación Central de Múnich hasta el Aeropuerto de Múnich , un proyecto de 40 kilómetros (25 millas). La conexión entre la estación de tren y el aeropuerto estaba cerca de ser construida, pero fue cancelada el 27 de marzo de 2008 por el gobierno alemán, debido a un sobrecosto masivo. Antes de la cancelación, el partido gobernante, la Unión Social Cristiana de Baviera (CSU), se enfrentó a una resistencia interna y local, en particular de las comunidades a lo largo de la ruta propuesta . La CSU había planeado posicionar a Transrapid como un ejemplo de tecnología e innovación futuras en Baviera. El ministro federal de transporte alemán, Wolfgang Tiefensee, anunció la decisión después de una reunión de crisis en Berlín en la que los representantes de la industria supuestamente revelaron que los costos habían aumentado de 1.850 millones de euros a más de 3.000 millones de euros (4.700 millones de dólares). [21] Sin embargo, este aumento en los costos proyectados se debió principalmente a las estimaciones de costos de la construcción del túnel y la ingeniería civil relacionada después de que el operador designado Deutsche Bahn AG transfiriera la mayor parte de la distribución de riesgos hacia sus subcontratistas, y no al costo de la tecnología maglev. [ investigación original? ]
El Transrapid fue rechazado en 2007 [22] [23] por el gobierno del Reino Unido para un enlace de levitación magnética llamado UK Ultraspeed entre Londres y Glasgow , vía Birmingham, Liverpool/Manchester, Leeds, Teesside, Newcastle y Edimburgo. [22]
El 22 de septiembre de 2006, un tren Transrapid chocó con un vehículo de mantenimiento a 170 km/h (106 mph) en la pista de pruebas de Lathen, Alemania. El vehículo de mantenimiento destruyó la primera sección del tren y luego se elevó de la vía para completar dos rotaciones completas antes de aterrizar en una pila de escombros que habían explotado. Este fue el primer accidente importante en el que estuvo involucrado un tren Transrapid. Los medios de comunicación informaron de 23 muertos y de que varias personas resultaron gravemente heridas, siendo estas las primeras muertes en un tren de levitación magnética. [24] El accidente fue causado por un error humano, ya que se permitió que el primer tren saliera de la estación antes de que el vehículo de mantenimiento se hubiera salido de la vía. Esta situación podría evitarse en un entorno de producción instalando un sistema automático de prevención de colisiones.
El 11 de agosto de 2006, un tren Transrapid que circulaba por la línea Maglev de Shanghái se incendió. Los bomberos de Shanghái apagaron rápidamente el fuego. Se informó de que las baterías de a bordo del vehículo podrían haber provocado el incendio.
En abril de 2006, nuevos anuncios de funcionarios chinos que planeaban reducir los costos de los trenes de levitación magnética en un tercio provocaron algunos comentarios fuertes de varios funcionarios alemanes y declaraciones más diplomáticas de preocupación por parte de los funcionarios de Transrapid. Deutsche Welle informó que el China Daily había citado al Consejo de Estado alentando a los ingenieros a "aprender y absorber tecnologías avanzadas extranjeras mientras realizan más innovaciones". Los chinos niegan cualquier plagio tecnológico. La Corporación de la Industria de Aviación de China ha dicho que el nuevo tren magnético chino "Zhui Feng" no depende de tecnología extranjera. Es mucho más ligero que el producto Transrapid, dijo la compañía, y presenta un diseño mucho más avanzado. [25]
