Los sistemas de ancho de vía variable permiten que los vehículos ferroviarios viajen entre dos vías con anchos de vía diferentes . Los vehículos están equipados con ejes de ancho de vía variable (VGA). El ancho de vía se modifica haciendo pasar el tren por un cambiador de ancho instalado en el punto de corte del ancho de vía , que mueve las ruedas hasta el ancho deseado.
Los sistemas de ancho variable existen dentro de la red interna de España, y están instalados en los enlaces internacionales entre España/Francia (tren español), Suecia/Finlandia (tren sueco), Polonia/ Lituania (tren polaco) y Polonia/ Ucrania (tren polaco).
En España, el cambio de ancho de vía sin necesidad de realizar paradas es un sistema muy extendido para el tráfico de viajeros , [1] en servicios que discurren por líneas mixtas de alta velocidad (de ancho estándar ) y líneas más antiguas (de ancho ibérico ). [2] Los sistemas similares para el tráfico de mercancías están todavía en sus inicios, ya que el mayor peso por eje aumenta el reto tecnológico. Aunque existen varias alternativas, como la transferencia de mercancías, la sustitución de ruedas y ejes individuales , el intercambio de bogies , los vagones de plataforma transportadores o el simple transbordo de mercancías o pasajeros, no son prácticas, por lo que un sistema barato y rápido para el cambio de ancho de vía sería beneficioso para el tráfico de mercancías transfronterizo. [3]
Los nombres alternativos incluyen juegos de ruedas de ancho ajustable (GAW), sistemas automáticos de cambio de ancho de vía (ATGCS/AGCS), [4] sistema de recalibración de material rodante (RSRS), sistema de ajuste de ancho de vía (RGAS), juego de ruedas con cambio , [5] camión rodante de ancho variable , [6] cambio de ancho de vía y juego de ruedas con cambio de vía .
Los ejes de ancho variable permiten solucionar el problema de la rotura de ancho sin tener que recurrir a vías de doble ancho o transbordo . Los sistemas permiten el ajuste entre dos anchos. No se utilizan diseños de cambiadores de ancho que admitan más de dos anchos. [7]
Existen varios sistemas de ejes de ancho variable:
Los sistemas de ancho de vía variable no son todos compatibles. Los sistemas SUW 2000 y Rafil Tipo V son interoperables, [8] al igual que TALGO-RD y CAF-BRAVA. [30]
En 2009, en Roda de Barà, cerca de Tarragona , se estaba desarrollando un Unichanger capaz de gestionar cuatro sistemas VGA diferentes. [31]
El VGA es especialmente importante en el tráfico ferroviario internacional porque los cambios de ancho tienden a producirse con mayor frecuencia en las fronteras internacionales.
Los diferentes sistemas tienen diferentes limitaciones; por ejemplo, algunos se pueden utilizar solo en vagones y carros y no son adecuados para la fuerza motriz, mientras que otros requieren que el material rodante se descargue antes de pasar por el cambiador de ancho. [32] Cuando uno de los anchos es estrecho, puede que no haya suficiente espacio entre las ruedas para los frenos, el cambiador de ancho y los motores de tracción.
La velocidad máxima de los trenes equipados con las distintas tecnologías varía. Sólo CAF y Talgo producen VGA de alta velocidad, que permiten alcanzar velocidades de hasta 330 km/h.
El Talgo RD GC cambia de ancho a una velocidad de 15 kilómetros por hora (9,3 mph; 4,2 m/s), por lo que un tren de 100 m (328 pies) tarda solo 24 segundos en realizar el cambio. [33]
Un cambiador de ancho es un dispositivo que fuerza el ajuste del ancho de vía en las ruedas. Los diseños consisten en un par de carriles de rodadura que varían gradualmente su ancho entre los dos anchos, combinados con otros carriles y palancas para realizar los siguientes pasos, utilizando como ejemplo Talgo RD:
En el sistema español Talgo-RD se utiliza un chorro de agua constante para lubricar las superficies metálicas, con el fin de reducir el calor y el desgaste. Un cambiador de ancho Talgo RD tiene 20 m (65 pies 7 pulgadas) de largo y 6 m (19 pies 8 pulgadas) de ancho. [34]
En la actualidad [¿ cuándo? ] la elección del ancho de vía está limitada a dos de tres de 1.435 mm ( 4 pies 8 pulgadas) .+1 ⁄ 2 pulgada )y anchos de vía de1.520 mm(4 pies 11 pulgadas).+27 ⁄ 32 pulgadas )y1.676 mm(5 pies 6 pulgadas). Con anchos de vía estrechos como1.000 mm(3 pies 3 pulgadas)+3 ⁄ 8 in) como el que se encuentra enZweisimmen, Suiza, hay menos espacio entre las ruedas para el mecanismo de cambio de ancho de vía, los motores de tracción y los frenos. El diámetro de las ruedas también limita la carga por eje a no más de 22,5 toneladas.
Una unidad de ancho variable o un tren que incluya una locomotora de ancho variable (por ejemplo, Talgo 250) y material rodante, puede circular en línea recta por un cambiador de ancho. Normalmente, la locomotora no podrá cambiar de ancho, lo que significa que debe apartarse mientras el resto del tren pasa por él. En el lado opuesto, una nueva locomotora del otro ancho se acoplará al tren.
Un tren Talgo con locomotora puede atravesar un cambio de ancho a un eje por segundo a una velocidad de unos 10-15 km/h (6,2-9,3 mph). [35] [36]
Se puede empujar un tren (o un vagón individual) hasta la mitad del cambiador de ancho, desacoplarlo y, una vez que haya recorrido la distancia suficiente, acoplarlo a la nueva locomotora y tirar de él hasta el final. Un cable de acero de gran longitud con ganchos en el extremo permite que el proceso sea asincrónico, ya que el cable se utiliza para hacer un puente a lo largo del cambiador de ancho (para acoplar temporalmente los vagones que llegan y la locomotora que los recibe, aunque sin control de frenado de la locomotora a los vehículos del tren).
En los trenes de larga distancia en España y en los trenes nocturnos que cruzan de España a Francia, la locomotora que llega se detiene justo antes del cambiador de ancho, se desacopla y se desplaza hacia un ramal corto apartado. A continuación, la gravedad mueve el tren a través del cambiador de ancho a una velocidad baja controlada. La nueva locomotora se acopla a la parte delantera solo después de que el tren completo haya terminado de pasar por el cambiador.
A partir de 2014 se han venido desarrollando sistemas de cambio de ancho de vía para vagones de mercancías. [37]
En 1933, se ofrecieron a los ferrocarriles australianos hasta 140 inventos [38] para superar las diferencias de ancho de vía entre los diferentes estados. Ninguno fue aceptado. [39] Alrededor de 20 de estos dispositivos eran ruedas/ejes ajustables de algún tipo u otro, que pueden ser análogos a los VGA modernos . Los sistemas VGA estaban destinados principalmente a líneas de ancho de vía amplio y ancho de vía estándar.
Se instalaron estaciones de cambio de ancho de vía en Port Pirie , Peterborough y Albury ; su funcionamiento era bastante manual. La instalación más reciente se encontraba en Dry Creek y tenía un diseño más automático. El diseño de Talgo RD es aún más automático y eficiente.
En Brest, cerca de la frontera entre Bielorrusia y Polonia, se ha instalado un cambiador de ancho de vía Talgo , que utilizan los trenes rápidos de los Ferrocarriles Rusos que unen Moscú y Berlín.
Los pedidos de siete trenes Talgo VGA se realizaron en 2011. [40] Los trenes bajo la marca " Strizh " están en servicio desde 2016.
Los ejes de ancho variable se utilizaron durante un tiempo en el Grand Trunk Railway en la década de 1860 en Canadá para conectar vías de 5 pies y 6 pulgadas ( 1676 mm ) y 4 pies y 8 pulgadas (132 mm).+Ancho de vía estándar de 1 ⁄ 2 pulgada(1435 mm)sin transbordo. Se equiparon quinientos vehículos con "bobinas de ancho de vía ajustable", pero después de un uso intensivo diario, el sistema resultó insatisfactorio, especialmente en climas fríos y nevados. El sistema utilizaba ejes telescópicos con cubos anchos que permitían que las ruedas se apretaran o estiraran a través de un cambiador de ancho de vía, después de que se soltaran manualmente los pasadores de sujeción.[41][42][43]
Las operaciones ferroviarias sobre el puente del Niágara también eran complicadas. [44]
En 1999, se instaló un cambiador de ancho en Tornio en el extremo finlandés de la sección de ancho doble entre Haparanda y Tornio, para su uso con vagones de mercancías de ancho variable. [45] El cambiador de ancho de Tornio es un diseño de Rafil de Alemania; solía existir un cambiador de ancho Talgo-RD similar en el extremo de Haparanda, pero fue eliminado [46] ya que requería descongelación en invierno. [47]
El tráfico de transbordadores ferroviarios operado por SeaRail y que llegaba desde Alemania y Suecia por mar utilizaba instalaciones de intercambio de bogies en el puerto de Turku .
Se ha instalado un nuevo cambiador de ancho en Akhalkalaki para la línea Bakú-Tiflis-Kars . El extremo noroeste tiene rieles de 1.435 mm ( 4 pies 8 pulgadas) de ancho.+1 ⁄ 2 pulgada) de distancia, el extremo sureste tiene rieles de1,520 mm(4 pies 11 pulgadas) de distancia.+Se proporcionan adaptadores de ancho variable y de intercambio de bogies .
El "Tren con cambio de ancho de vía" es un proyecto iniciado en Japón en la década de 1990 para investigar la viabilidad de producir un tren eléctrico de unidades múltiples (EMU) capaz de operar tanto en el ancho de vía de 1.435 mm (4 pies 8 pulgadas) como en el ancho de vía de 1.500 mm ( 4 pies 8 pulgadas) .+Red de alta velocidad Shinkansende 1 ⁄ 2 in(270–300 km/h) y laredde 1067 mm(3 ft 6 in[48][49]Véasela patente estadounidense 5.816.170.[50][51]
El tren de primera generación se probó entre 1998 y 2006, incluso en la pista de pruebas de alta velocidad de EE. UU. en 2002. [52] [53] El tren de segunda generación, destinado a funcionar a una velocidad máxima de 270 km/h (168 mph), se probó en varios lugares de Japón entre 2006 y 2013. [54] Un tren de tercera generación ha estado en pruebas de confiabilidad desde 2014 en preparación para su posible introducción en servicio en la extensión planificada del Kyushu Shinkansen a Nagasaki.
En Mockava , al norte de la frontera entre Lituania y Polonia, se ha instalado un sistema de cambio de ancho de vía del sistema polaco SUW 2000. Entre Lituania y Polonia circularon trenes de pasajeros VGA entre octubre de 1999 y mayo de 2005, y trenes de mercancías VGA entre principios de los años 2000 y 2009.
En la frontera polaco-ucraniana hay dos estaciones de cambio de ancho de vía del sistema polaco SUW 2000, una en Dorohusk (Polonia) en la línea Varsovia-Kiev, y otra en Mostyska (Ucrania) en la línea Cracovia-Lviv. El 14 de diciembre de 2003 se introdujeron los trenes de pasajeros VGA entre Cracovia (Polonia) y Lviv (Ucrania) en lugar del cambio de bogies . [55] El VGA ahorra unas 3 horas en comparación con el cambio de bogies. Los trenes circularon por última vez en 2016. [56]
España es el mayor usuario de sistemas de ancho variable. Esto se debe a la necesidad de conectar las líneas principales antiguas construidas en ancho ibérico con las nuevas y extensas líneas ferroviarias de alta velocidad y las conexiones con Francia, utilizando el ancho estándar. Se han instalado dos cambios de ancho en las líneas con Francia y en todas las entradas/salidas que conducen entre la red de alta velocidad y las líneas antiguas. También hay longitudes significativas de 1.000 mm ( 3 ft 3+3 ⁄ 8 in) líneas secundarias pero éstas no están conectadas a la red principal.
En febrero de 2004, RENFE realizó pedidos de:
También hay una pista de pruebas circular de 14,4 km (8,95 millas) en España.
En la línea Montreux–Gstaad–Zweisimmen–Spiez–Interlaken se utilizan bogies de ancho variable. Los trenes cambian automáticamente de ancho de vía de 1.000 mm ( 3 ft 3+3 ⁄ 8 pulgadas) a1435 mm(4 pies 8 pulgadas)+1 ⁄ 2 in) enZweisimmen.[59]El bogie no tiene ejes, lo que permite que los semibastidores del bogie que sostienen las ruedas en ambos lados se deslicen lateralmente uno con respecto al otro.[60]El cambiador de ancho EV09-Prose[61][62]en Zweisimmen se probó satisfactoriamente el 19 de junio de 2019. El sistema, diseñado para permitir el funcionamiento tanto enla línea de ancho de 1000 mm deMontreux Oberland Bernois Railwayde BLS AG, se implementó por primera vez el 11 de diciembre de 2022. Además, mientras se cambia automáticamente el ancho de vía en Zweisimmen, el resorte neumático montado en el travesaño del bogie se ajusta automáticamente 200 mm para que coincida con la altura de la carrocería con la altura de la plataforma en la parte MOB o BLS AG del GoldenPass Express.[29]
John Fowler menciona en 1886 un intento de GWR de desarrollar un eje "telescópico". [63]
Los tranvías circulaban entre Leeds ( 4 pies 8 pulgadas)+1 ⁄ 2 pulgadao1435 mm de ancho estándar ) yBradford( ancho de 4 pies o1219 mm) después de una prueba exitosa en 1906 utilizando el tranvía Bradford número 124. El sistema fue patentado posteriormente por – GB190601695 (A) de 1906. Este sistema fue mejorado nuevamente en la patente GB190919655 (A) de 1909 al introducir un sistema de bloqueo que actuaba sobre la rueda y el eje en lugar de solo sobre la llanta de la rueda. Esto proporcionó un agarre más efectivo donde la rueda era libre de moverse a lo largo delestriado.[64][65]
En VGA, el tren pasa a través del "ajustador" a unos 15 km/h (9,3 mph) [66] sin necesidad de desacoplar los vagones ni desconectar (y probar) el equipo de frenos. Como alternativa, como no es necesario desacoplar el tren, la locomotora puede tirar de los vagones acoplados todos juntos. [67]
Ver Cambiador de ancho Talgo. [68]
Las locomotoras de vapor no suelen poder cambiar de ancho de vía sobre la marcha. Si bien es posible cambiar los bogies de las locomotoras diésel, [69] esto no se suele hacer debido a la complejidad de la reconexión de cables y mangueras. En Australia, algunas locomotoras cambian de ancho de vía. El cambio puede ocurrir cada pocos meses, pero no para un viaje individual.
En 2004, Talgo ya comercializaba locomotoras eléctricas de ancho variable para pasajeros. [70] [71] [72] No está claro si hay locomotoras de carga de ancho variable disponibles.
Para este propósito, se ha realizado un estudio de las diversas soluciones AGCS disponibles (capítulos 2, 3 y 4), la cuota de mercado potencial (capítulo 5) y la rentabilidad del sistema (capítulo 6).
Sistemas de ancho variable: SUW 2000, Polonia; DBAG/Rafil Tipo V, Alemania; CAF BRAVA, España; Talgo RD, España; Japón RTRI; Corea KRRI [..] DB Rafil Tipo V y PKP SUW 2000 son técnicamente compatibles y, por lo tanto, "interoperables".
El juego de ruedas de cambio de ancho de vía DB AG/Rafil Tipo V consta de un eje de juego de ruedas y dos ruedas macizas desplazables axialmente, que están unidas al eje mediante un sistema de bloqueo. La rueda maciza se deriva de la rueda maciza de eficacia probada del tipo 004 de DB AG.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link) CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)Para el bogie, la compatibilidad con los dos anchos de vía se garantiza moviendo lateralmente las mitades del bogie con las ruedas montadas en ellas y elevando el resorte neumático montado en el travesaño del bogie desde la altura de la plataforma baja a la alta. [...] A finales de 2008, Prose comenzó a trabajar para desarrollar un prototipo de bogie basado en los conceptos de MOB, mientras que las dos empresas trabajaban juntas en una instalación de cambio de ancho de vía pro[to]tipo.
Se probaron dos soluciones mecánicas: el
GWR
utilizó un sistema de ancho de vía doble que requería un tercer raíl, y el
GTR
utilizó bogies de ancho de vía ajustable. Sin embargo, ninguno de los métodos resultó satisfactorio y
se hizo necesaria la conversión total al
ancho de vía estándar .
y la primera patente se emitió en marzo de 1863. Se instalaron ruedas especiales con cubos extra grandes con cuñas para chavetas. Los ejes tenían muescas para que las ruedas pudieran ajustarse a un ancho estándar o de 5 pies y 6 pulgadas. Las chavetas se bloqueaban en su lugar mediante un pasador de seguridad largo y bandas de goma gigantes. La posición de la rueda se modificaba mediante una vía que divergía o convergeba gradualmente. En el cambio de ancho a estándar, las chavetas se aflojaban y se retiraban en un extremo de la vía cónica, y los trabajadores en un pozo de 4 pies de profundidad retiraban las chavetas de debajo del tren. Se construyó un gran cobertizo sobre los pozos para proteger a los trabajadores. Con las llaves fuera, el tren era empujado lentamente por la vía y las ruedas se empujaban hacia adentro a medida que el tren avanzaba por los rieles convergentes. Una vez en el extremo, los trabajadores volvían a insertar y bloquear las cuñas y el tren podía continuar su camino. El cambio se podía hacer en cinco a diez minutos. Al cambiar a ancho de vía ancho, un tercer riel colocado dentro de la vía cónica empujaba la rueda hacia el ancho de vía más ancho. Las estaciones de cambio estaban ubicadas en
Pointe-Saint-Charles
,
Montreal
y
Sarnia, Ontario
. El plan se probó por primera vez en noviembre de 1863, pero no se le dio una consideración seria hasta principios de 1868. Las pruebas resultaron tan prometedoras que a fines del año siguiente doscientos vagones de ancho ajustable circulaban entre Chicago y Boston a través de Michigan Central, Grand Trunk, Vermont Central y varias líneas de conexión en Nueva Inglaterra. Los problemas de la ruta norte este-oeste parecían haberse resuelto y National Despatch ordenó trescientos vagones más. [...] su costosa y desastrosa conversión podría haberse evitado si los bogies de ancho variable hubieran funcionado tan bien como se anunciaba. Obviamente, habían surgido problemas. Se decía que las ranuras de chavetero debilitaban los ejes. Ya en 1846, mucho antes de la prueba Grand Trunk, se expresaron dudas sobre la seguridad de los ejes telescópicos. Se expresó un considerable escepticismo en cuanto a la fiabilidad de los trabajadores encargados de aflojar y apretar tantas ruedas día tras día.
El tráfico entre Tornio y Haaparanta siguió disminuyendo ligeramente. Se tomaron medidas para aumentar el volumen en esta línea agilizando los trámites de cruce de fronteras. El desarrollo de una nueva máquina de cambio de ancho de vía siguió avanzando y las pruebas comenzarán en Tornio a principios de la primavera de 1999. Esta máquina aumentará los volúmenes de tráfico entre Finlandia y Escandinavia.
[sic]
se instaló un cambiador de ancho de vía de diseño alemán "Rafil" y
en Haparanda un cambiador de ancho de vía de tipo Talgo. Este ya estaba fuera de servicio.
se han llevado a cabo pruebas con sistemas con técnica de cambio automático de ancho de vía en la frontera entre Suecia y Finlandia durante las duras condiciones invernales. Se han probado dos sistemas diferentes, el sistema español Talgo y el sistema alemán Rafil. Hemos decidido continuar con el sistema Rafil. [...] Se han comprado 14 bogies. El tráfico comercial ha estado en marcha desde octubre de 2005.
Una nueva pista de pruebas, inaugurada en diciembre de 2001, se está utilizando para ayudar a desarrollar y probar el concepto de ancho doble. La vía de 14,4 km entre Olmedo y Medina del Campo en la provincia de Valladolid, incluye 10 km de vía tangente (parte de la antigua línea Segovia-Medina, que ha estado fuera de servicio desde 1993), una instalación de cambio de ancho, talleres y un edificio técnico para el enclavamiento. ... La pista de pruebas aún no está electrificada, por lo que las pruebas iniciales, que comenzaron en enero, se realizaron utilizando un tren diésel
Talgo
XXI. Las pruebas incluyen pasar por desvíos y cruces a un máximo de 242 km/h en vía normal y 110 km/h en desviaciones.
{{cite web}}: Enlace externo en |author={{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)El sistema TCRS4 permite el paso de las tecnologías CAF, Talgo, Rafil-DB [y] SUW2000