El HSR-350x , también llamado G7 , KHST o NG-KTX , es un tren de alta velocidad experimental de Corea del Sur . Fue desarrollado y construido en un proyecto conjunto de institutos de investigación gubernamentales, universidades y empresas privadas que comenzó en 1996, cuyo objetivo era reducir la dependencia de las importaciones en tecnología ferroviaria de alta velocidad. Los nuevos componentes desarrollados para el HSR-350x incluyeron motores, electrónica y la carrocería de los automóviles de pasajeros. Se realizaron pruebas entre 2002 y 2008. El tren experimental logró el récord de velocidad ferroviaria de Corea del Sur de 352,4 km/h (219,0 mph) en 2004. El HSR-350x fue la base de los trenes comerciales de alta velocidad KTX-II (KTX-Sancheon) de Korail .
Cuando Corea del Sur inició su proyecto ferroviario de alta velocidad, el material rodante y la infraestructura se construyeron en el marco de un acuerdo de transferencia de tecnología entre GEC-Alsthom (hoy Alstom ), el principal fabricante de trenes de alta velocidad franceses TGV , y empresas surcoreanas. Los primeros trenes para el servicio Korea Train Express , los KTX-I , se derivaron de la TGV Réseau y fueron construidos tanto por Alstom como por Rotem (hoy Hyundai Rotem ). [7]
El acuerdo de transferencia de tecnología no preveía un control completo de los procesos de fabricación, y la construcción implicaba la importación de piezas. [8] Para aumentar el valor añadido nacional, [9] y mejorar aún más la tecnología, en diciembre de 1996, [8] el Ministerio de Construcción y Transporte de Corea del Sur (MOCT) inició un proyecto llamado G7 para desarrollar tecnología ferroviaria de alta velocidad nacional. [8] El proyecto involucró a 10 agencias de investigación gubernamentales, 16 universidades y 35 empresas privadas, y empleó a más de mil personas. [10] Los principales socios fueron el Instituto de Investigación Ferroviaria de Corea (KRRI), el Instituto Coreano de Tecnología Industrial (KITECH) y el fabricante de material rodante Rotem. [8]
Debido a las fuertes interdependencias de los parámetros de los vehículos y de la infraestructura en la tecnología ferroviaria de alta velocidad, el programa G7 se centró primero en la compatibilidad con otros componentes como la vía, la catenaria , la señalización y el control del tren. [8] Los subproyectos se ocuparon del diseño de puentes, la mejora del diseño del pantógrafo y la catenaria en túneles. [8] Las tecnologías utilizadas en la construcción de líneas de alta velocidad, incluidos los rieles y la catenaria en túneles, se adaptaron para su uso en actualizaciones de líneas convencionales, para permitir la operación de trenes KTX en dichas líneas. [8] El programa también se ocupó de los problemas descubiertos durante la operación de los trenes KTX-I, incluido un movimiento serpenteante del tren articulado a una velocidad de alrededor de 150 km/h (93 mph) en invierno, que se solucionó aumentando la conicidad de las ruedas. [8]
El elemento principal del proyecto G7 fue el tren de alta velocidad experimental HSR-350x, [10] desarrollado sobre la base de la tecnología transferida de GEC-Alsthom. [8] Con una velocidad de diseño de 385 km/h (239 mph), el vehículo fue concebido como un prototipo para trenes comerciales con una velocidad máxima de servicio regular de 350 km/h (217 mph). [1] El diseño básico y los componentes principales, así como una maqueta del diseño inicial del morro, se presentaron el 17 de diciembre de 1999. [11]
Los costos del programa G7 fueron de 210 mil millones de wones , o aproximadamente 208 millones de dólares estadounidenses. [10] Incluyendo las pruebas, todo el programa de desarrollo costó 256,9 mil millones de wones. [12]
Las primeras pruebas de funcionamiento con el HSR-350x se llevaron a cabo en mayo de 2002 hasta una velocidad de 60 km/h (37 mph). [13] Luego, el vehículo fue transportado al depósito de Osong, en la sección de prueba terminada del ferrocarril de alta velocidad de Gyeongbu (Gyeongbu HSR) entre Cheonan-Asan y Daejeon , el 28 de junio de 2002, y la primera prueba de funcionamiento tuvo lugar el 19 de agosto de 2002, [14] con una velocidad máxima de 80 km/h (50 mph). [15] En los primeros doce meses, el tren cubrió 6.075 km (3.775 mi) en 44 pruebas de funcionamiento a medida que la velocidad máxima se incrementaba en incrementos de 10 km/h (6 mph), [16] hasta que se alcanzaron los 301,9 km/h (187,6 mph) a las 23:38 del 1 de agosto de 2003. [16]
El programa de pruebas siguió avanzando lentamente, porque la capacidad de la línea en la sección de pruebas terminada del HSR de Gyeongbu era limitada debido a la prioridad de las pruebas de puesta en servicio de los trenes KTX-I. [14] Después del lanzamiento del servicio regular el 1 de abril de 2004, la Autoridad de la Red Ferroviaria de Corea permitió pruebas sólo en las horas nocturnas, cuando no había servicio regular en la línea. [14] El programa también se vio empañado por problemas técnicos, incluyendo un problema de control de deslizamiento que provocó abrasión de las ruedas, [2] [14] bloques de motor quemados, problemas de señalización, problemas con el sistema de frenado, [17] y balanceo del vagón motor que llevó al reemplazo del sistema de suspensión. [14] Después de las pruebas centradas en la fiabilidad, se superaron los 310 km/h (193 mph) el 6 de mayo de 2004, [15] [18] se alcanzaron los 324 km/h (201 mph) [3] el 29 de junio de 2004. [15]
En la noche del 27 al 28 de octubre de 2004, el récord de velocidad ferroviaria de Corea del Sur se alcanzó a 333,3 km/h (207,1 mph). [19] Después, se alcanzaron 343,5 km/h (213,4 mph) a la 01:53 del 23 de noviembre de 2004, entre Gwangmyeong y Sintanjin. [20] La prueba final para superar la velocidad de servicio originalmente planificada se llevó a cabo en la noche del 15 al 16 de diciembre de 2004, entre la estación Cheonan-Asan y el depósito de Osong, [14] cuando se alcanzó el récord de velocidad ferroviaria surcoreano duradero [15] de 352,4 km/h (219,0 mph) a la 01:24 del 16 de diciembre de 2004. [14]
Después de las pruebas de velocidad incremental, el 2 de febrero de 2005, se estableció un equipo de pruebas [21] , para realizar pruebas de confiabilidad intensivas mediante pruebas de velocidad de 300 km/h (186 mph) en franjas horarias entre trenes regulares. [13] Para junio de 2005, el tren acumuló un kilometraje de 93.000 km (58.000 mi) en 209 pruebas. [13] En estas pruebas, se evaluaron la comodidad de marcha, la seguridad de marcha y la recolección de corriente del vehículo de acuerdo con los estándares europeos. [9] El programa de pruebas original concluyó oficialmente el 27 de diciembre de 2007 [22] , después de que el tren recorriera más de 200.000 km (120.000 mi) a un costo de 46,9 mil millones de wones. [23] El tren se utilizó para más pruebas el año siguiente y en febrero de 2008 recorrió un total acumulado de 207.000 km (129.000 mi). [10]
El nombre del proyecto de desarrollo ferroviario de alta velocidad G7 fue una alusión al Grupo de los Siete , subrayando la ambición de Corea del Sur de alcanzar el nivel de las naciones industrializadas más avanzadas en el campo de la tecnología. [24] [25] En la fase de planificación, el tren de alta velocidad desarrollado en sí fue mencionado por varios nombres, incluido el nombre del proyecto G7, Korean High Speed Train (KHST), [ 4] y Next Generation Korea Train eXpress (NG-KTX). [8] Una vez completado, para su presentación internacional, el prototipo fue nombrado HSR-350x, un acrónimo de High Speed Rail - 350 km/h (220 mph) experimental . [25 ]
En abril de 2006, Nam-Hee Chae, presidente de KRRI, pidió un nombre genérico para los trenes de alta velocidad fabricados en Corea, uno que coincidiera con las marcas reconocidas de trenes de alta velocidad como Shinkansen para los fabricados en Japón, TGV para los fabricados en Francia e ICE para los fabricados en Alemania. [25] Chae argumentó que G7 es difícil de explicar a los extranjeros, HSR-350x no es un nombre adecuado para trenes en serie y KTX ya está asociado con trenes con tecnología importada de Francia. [26] Después de recopilar y discutir propuestas, un año después, el 5 de abril de 2007, Chae argumentó que se debería usar el nombre Hanvit ( 한빛 ), [27] que significa un rayo de luz intensa en coreano [10] . Sin embargo, más tarde, cuando se pusieron en funcionamiento versiones comerciales de estos trenes, se les dio la marca KTX, como lo muestra el nombre KTX-Sancheon , y solo el Tilting Train Express se denominó Hanvit 200.
El tren se desarrolló sobre la base de la tecnología TGV transferida. [8] Al igual que el KTX-I, el HSR-350x consta de cabezas de tracción con bogies motorizados y equipo de tracción en cada extremo, y un conjunto articulado de coches intermedios con compartimento de pasajeros entre ellos, con bogies motorizados no Jacobs debajo de los coches junto a las cabezas de tracción. [28]
Las principales novedades en comparación con el KTX-I están en el equipo de tracción y la carrocería. Los motores son motores de inducción asíncronos trifásicos de nuevo desarrollo , en lugar de motores síncronos como en el KTX-I. [9] Los motores son alimentados por convertidores de tracción con tiristores conmutados por compuerta integrados (IGCT) en lugar de componentes rectificadores controlados por silicio (SCR) como en el KTX-I. [8] El IGCT fue la versión más avanzada del tiristor de apagado por compuerta (GTO) utilizado para el control de aplicaciones de alta potencia en ese momento, y el uso de IGCT suministrados por ABB como elemento de conmutación en los módulos rectificador e inversor de los convertidores HSR-350x fue una primicia mundial en vehículos ferroviarios. [29] Sin embargo, las pruebas encontraron mejoras limitadas en la eficiencia y los niveles de ruido, y problemas con la confiabilidad. [29] Cada convertidor de tracción consta de dos convertidores de cuatro cuadrantes conmutados en paralelo, que funcionan como módulos rectificadores convirtiendo la corriente alterna monofásica (CA) de un devanado del transformador principal cada uno a corriente continua (CC), un circuito intermedio de CC de 2800 V, un módulo inversor que convierte el suministro de CC en el suministro de CA trifásica para los motores de tracción, un inversor auxiliar para el suministro de ventiladores de refrigeración del motor y del convertidor, y resistencias para el frenado reostático que también están conectados al circuito de CC. [2] Los inversores de frecuencia variable de voltaje variable (VVVF) se alimentan por voltaje con control de modulación de ancho de pulso (PWM), en lugar de por corriente con control de disparo por fase (PFC) como en el KTX-I. [8] Cada convertidor alimenta los motores en dos ejes de un bogie, lo que proporciona un control individual del bogie. [1] También se desarrollaron nuevos transformadores principales con una reducción de peso del 15% y un aumento de potencia del 20%. [28] El pantógrafo de un solo brazo es un nuevo desarrollo para la mayor velocidad prevista. [30] Los bogies y suspensiones rediseñados se probaron en la plataforma de rodillos de la Universidad Jiaotong del Suroeste en China a velocidades simuladas de hasta 402 km/h (250 mph). [2]
La versión comercial prevista del tren también habría tenido vagones de pasajeros motorizados en el medio del tren, por lo que el vagón de pasajeros trasero del HSR-350x se construyó como el prototipo de los vagones de pasajeros motorizados intermedios. [1] El sistema de potencia de tracción de este vagón tiene su propio transformador principal, alimentado por alto voltaje desde el primer cabezal de tracción, en lugar del segundo que está al lado. [2] La asimetría resultante en los cabezales de tracción se utiliza para maximizar la capacidad de la potencia del extremo de la cabeza , que suministra equipos eléctricos de a bordo y dispositivos de medición: mientras que seis de los ocho devanados del transformador principal en el primer cabezal de tracción suministran convertidores de tracción y dos suministran un convertidor auxiliar de 0,7 MW (939 hp) para potencia de extremo de cabeza de 670 V CC, en el segundo cabezal de tracción, los convertidores de tracción necesitan solo cuatro devanados del transformador principal y los otros cuatro devanados suministran un convertidor auxiliar de 1,4 MW (1.877 hp). [2]
En los bogies sin motor se instalaron frenos de corrientes de Foucault de nuevo desarrollo . [1] Otros componentes se diseñaron para que fueran compatibles con el KTX-I, [8] incluido el acoplador de emergencia. [31] Para las pruebas, se instalaron 420 puntos de medición en todo el tren, con la adquisición de datos concentrada en tres vagones intermedios. [13]
La forma del morro fue diseñada para reducir la resistencia aerodinámica en un 15% en comparación con el KTX-I. [9] La carrocería de los vagones intermedios está hecha de aluminio en lugar de acero dulce, lo que ahorra alrededor de un 30% en peso. [2] El ancho del vagón de pasajeros se incrementó de 2.904 a 2.970 mm (114,3 a 116,9 pulgadas). [2] El diseño fue revisado por Bombardier Talbot y DE-Consult de Alemania y Alu-Swiss de Suiza. [28] Para mejorar la protección de los pasajeros contra las variaciones de presión del aire durante los pasos por túneles, el HSR-350x fue equipado con un sistema activo de control de presión del habitáculo de pasajeros. [9] [32]
Siguiendo el objetivo del proyecto de localizar el diseño y la producción, el 92% de las piezas y el 87% del valor añadido procedieron de fabricantes o investigadores nacionales. [2]
Para la producción en serie, los planes originales preveían la adición de cuatro coches más al conjunto articulado de coches intermedios, lo que posibilitaba dos configuraciones: un tren de 11 coches compuesto por dos cabezas de tracción y un conjunto articulado de nueve coches de pasajeros, y un tren de 20 coches compuesto por dos cabezas de tracción y dos conjuntos articulados de nueve coches de pasajeros cada uno. [1] [32] La versión de 11 coches habría tenido la misma potencia de salida que el HSR-350x, la versión de 20 coches, debido a los dos bogies motorizados adicionales en el medio, habría tenido una potencia de 17,6 MW (23.602 hp). [32] La versión de 20 coches habría tenido 395 m (1.296 pies) de largo y habría ofrecido 871 asientos. [32]
Ya antes de que el prototipo estuviera terminado, en 2001, un estudio centrado en las necesidades de la menos frecuentada Honam Line propuso un tren modificado y modular que permite configuraciones más cortas eliminando el equipo de tracción de los vagones intermedios extremos, al tiempo que reduce la velocidad máxima a 300 km/h (186 mph). [32] Las posibles configuraciones habrían sido versiones de 12 vagones, 10 vagones y 8 vagones con dos cabezas de tracción que dan una potencia total de 8,8 MW (11.801 hp), otra versión de 8 vagones con una cabeza de tracción en un extremo y un remolque de conducción con bogie de extremo motorizado en el otro extremo que da una potencia total de 6,6 MW (8.851 hp), y una versión "mini" de 6 vagones con una cabeza de tracción que impulsa una potencia de 4,4 MW (5.900 hp). [32] La versión de 12 vagones habría tenido 245 m (804 pies) de largo. [32] Las versiones con dos cabezas de tracción habrían ofrecido 500, 384 y 268 asientos respectivamente, las versiones con una cabeza de tracción 323 y 207 asientos. [32] El sistema de control de presión del compartimento de pasajeros activo del HSR-350x no se consideró necesario para el tren de alta velocidad Honam propuesto, solo aislamiento de presión como en el KTX-I. [32]
En julio de 2005, el Ministerio de Construcción y Transporte destinó 80 mil millones de wones para dos trenes comerciales de 10 vagones para 300 km/h (186 mph), destinados a los servicios KTX planificados en la Línea Jeolla a partir de 2008. [33] Sin embargo, en octubre de 2005, Korail convocó a licitación. Rotem, que ofrecía una versión comercial del HSR-350x, fue elegido sobre Alstom como postor preferente en diciembre de 2005, [34] y finalizó el pedido de 10 trenes el 6 de junio de 2006. [35] En 2007, el pedido se incrementó con nueve trenes adicionales, que se entregarían en diciembre de 2010. [36] Además de la falta de un bogie motorizado debajo de los coches intermedios extremos, [12] las principales diferencias entre los diseños del KTX-II y el HSR-350x eran los convertidores que usaban IGBT [37] en lugar de los convertidores del HSR-350x con IGCT, un nuevo diseño de morro, [10] y la falta de cubierta del bogie.
En 2007, se inició otro proyecto liderado por el gobierno con el objetivo de construir el HEMU-400X, un segundo tren experimental con tracción distribuida y una velocidad de prueba planificada de 400 km/h (249 mph), como base para el desarrollo de trenes comerciales con una velocidad máxima de 350 km/h (217 mph). [12]
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