Un tren basculante es un tren que tiene un mecanismo que permite aumentar la velocidad en las vías regulares . Cuando un tren (u otro vehículo) toma una curva a gran velocidad, los objetos dentro del tren experimentan fuerza centrífuga . Esto puede provocar que los paquetes se deslicen, que los pasajeros sentados se sientan aplastados por el reposabrazos exterior, que los pasajeros de pie pierdan el equilibrio o que, a velocidades tan excesivas, incluso el tren descarrile . Los trenes basculantes están diseñados para contrarrestar esto inclinando los vagones hacia el interior de la curva, compensando así la fuerza g. El tren puede construirse de manera que las fuerzas de inercia provoquen la inclinación ( inclinación pasiva ), o puede tener un mecanismo motorizado controlado por computadora ( inclinación activa ).
El primer diseño de automóvil basculante pasivo se construyó en los EE. UU. en 1937, y se construyó una versión mejorada en 1939. El comienzo de la Segunda Guerra Mundial puso fin al desarrollo. Talgo introdujo una versión basada en su diseño de bogie articulado en la década de 1950, y este concepto se utilizó en varios servicios comerciales. Entre ellos se encontraba el UAC TurboTrain , que fue el primer tren basculante (aunque de corta duración) que entró en servicio comercial en 1968 en Estados Unidos y Canadá. Japón experimentó de manera similar, desde finales de la década de 1960, a través de la Serie 591 [1] que evolucionó hasta convertirse en la exitosa serie Hitachi 381 , que ha estado en servicio desde 1973. Paralelamente, Fiat Ferroviaria produjo el experimental Y 0160 en 1970, que evolucionaría a la familia Pendolino , en 1976, y operaba en 11 países. Todos ellos tenían problemas con las curvas cortas como las de los patios de maniobras, donde tendían a balancearse. Además, debido a la forma en que los vagones siempre giraban hacia afuera, colocaban más peso en el exterior de la curva, lo que limitaba su mejora en la velocidad en las curvas a aproximadamente un 20%.
A partir de finales de la década de 1960, British Rail también comenzó a experimentar con su Tren de Pasajeros Avanzado (APT), que fue pionero en el concepto de inclinación activa, junto con la señalización en la cabina, para permitir servicios de tren de alta velocidad en vías convencionales. La familia APT utilizó arietes hidráulicos en la parte inferior de los carros para inclinarlos, girándolos alrededor de su punto central en lugar de girar hacia afuera. Esto tenía la ventaja de mantener el vagón centrado sobre los bogies, lo que reducía la carga sobre los rieles y podía apagarse al navegar por los interruptores. Debido a largas demoras políticas, la APT no comenzó las pruebas de servicio hasta 1979, ingresando en un servicio programado limitado en diciembre de 1981; los medios de comunicación describieron los ingresos iniciales como quince años de retraso y como un pasajero mareado ; Los equipos sólo entraron brevemente en funcionamiento con plenos ingresos en 1985, antes de ser retirados y las tecnologías asociadas vendidas a Alstom/Fiat Ferroviaria . [2] [3] En ese momento, el diseño canadiense LRC se había convertido en el primer tren basculante activo en entrar en servicio comercial completo, comenzando con Via Rail en 1981.
Los aviones y las bicicletas se inclinan hacia adentro al tomar una curva, pero los automóviles y los trenes no pueden hacerlo por sí solos. Los vehículos con centros de gravedad elevados que toman curvas cerradas a gran velocidad pueden volcarse. Para facilitar sus giros, el borde exterior de una calzada de una autopista de alta velocidad o el carril exterior de un ferrocarril puede estar inclinado (elevado) hacia arriba alrededor de la curva. La combinación de inclinación y fuerza centrífuga se combina para producir una aceleración efectiva que atraviesa el piso, reduciendo o eliminando cualquier componente lateral. [4] [5]
El ángulo de inclinación particular ("peralte") está determinado por la velocidad prevista del vehículo; las velocidades más altas requieren más peralte. Sin embargo, con el creciente deseo en las décadas de 1960 y 1970 de construir redes ferroviarias de alta velocidad, surgió un problema: la cantidad de inclinación apropiada para los trenes de alta velocidad sería excesiva para los trenes locales de pasajeros y de carga de menor velocidad que compartían las líneas. . [6] Los primeros esfuerzos del tren bala de Japón en la década de 1960 evitaron este problema al tender líneas completamente nuevas como parte de un esfuerzo de recalibración, y el TGV de Francia siguió el mismo patrón. [7] [8] Otros operadores no tenían este lujo y generalmente estaban limitados a velocidades mucho más bajas.
Renfe , el ferrocarril nacional español, tomó un invento nacional, el Talgo , y lo desarrolló hasta convertirlo en un tren de alta velocidad confiable para un ferrocarril de baja densidad de tráfico. [9] British Rail invirtió mucho en tecnología de trenes basculantes para superar las limitaciones de una red ferroviaria ubicada en áreas urbanizadas con limitaciones de espacio. [10] Trenitalia de Italia y los Ferrocarriles Nacionales de Japón han utilizado tecnología de inclinación para acelerar trenes expresos en vías convencionales a través de terreno montañoso. [11]
Los trenes basculantes están destinados a ayudar a reducir los efectos de la fuerza centrífuga en el cuerpo humano, pero aún así pueden causar náuseas , un problema que se observó ampliamente en los primeros trenes basculantes "pasivos" que equilibraban exactamente la fuerza hacia afuera. El efecto se puede sentir a máxima velocidad e inclinación, cuando la combinación de la visión exterior inclinada y la falta de la fuerza lateral correspondiente puede resultar desconcertante para los pasajeros, como en un " viaje emocionante ".
Se podría lograr una inclinación más limitada y más lenta utilizando mecanismos de inclinación activos o "forzados". En los trenes que adoptan estos mecanismos, la inclinación la inician las computadoras, que "obligan" a las carrocerías del tren a inclinarse en ángulos específicos según la información de la vía. Esta información podría almacenarse a bordo o detectarse mediante un sensor en la parte delantera del tren o mediante balizas automáticas de parada de tren . El ligero retraso en reaccionar a esta información provoca un breve período de fuerza lateral mientras los coches reaccionan. Se descubrió que cuando los autos se inclinan justo al comienzo de las curvas en lugar de mientras las giran, no había mareos. [12] Los investigadores han descubierto que si el movimiento de inclinación se reduce para compensar el 80% o menos de la fuerza lateral aparente, los pasajeros se sienten más seguros. Además, el mareo por movimiento en los trenes inclinados se puede eliminar esencialmente ajustando el momento en que los vagones se inclinan al entrar y salir de las curvas. [13] [14]
Una tecnología similar ampliamente adoptada en Asia y Oceanía, conocida como inclinación pasiva controlada , logra un efecto similar mediante el uso de computadoras a bordo para limitar la inclinación, iniciada mediante la inercia (como en la inclinación pasiva tradicional). [15] Las balizas automáticas de parada de trenes se utilizan para informar a las computadoras de la ubicación precisa de estos trenes y limitar la inclinación natural a ángulos especificados por los datos de la vía.
Un tren basculante de alta velocidad es un tren basculante que opera a alta velocidad, normalmente definida por la Unión Europea como 200 km/h (124 mph) para vías mejoradas y 250 km/h (155 mph) o más rápido para vías nuevas. . [dieciséis]
Los trenes basculantes que operan a 200 km/h (124 mph) o más en vías mejoradas incluyen el Acela en los EE. UU., [17] el X 2000 en Suecia, [18] los Pendolinos y Super Voyagers en el Reino Unido, [19] [ 20] y el ICE TD en Alemania (los dos últimos con motor diésel). [21]
Algunas líneas de alta velocidad más antiguas se construyeron para velocidades más bajas (≤ 230 km/h (143 mph)); Los trenes basculantes más nuevos pueden mantener velocidades más altas en ellos. Por ejemplo, el Shinkansen japonés de la serie N700 puede inclinarse hasta un grado en el Tōkaidō Shinkansen , lo que permite a los trenes mantener 270 km/h (168 mph) incluso en curvas de 2500 m (8200 pies) de radio que anteriormente tenían una velocidad máxima de 255. kilómetros por hora (158 mph). [22] [23]
Muchos trenes de alta velocidad están diseñados para operar en líneas de alta velocidad especialmente construidas y luego continuar sus viajes en líneas heredadas, mejoradas o no. Cuando las líneas heredadas lo justifiquen, un tren basculante puede operar a velocidades más altas en esta última, incluso si está por debajo del umbral normal de 200 km/h (124 mph), mientras opera a 250 km/h (155 mph) o más rápido, generalmente con Inclinación desactivada, en las líneas de alta velocidad.
El primer concepto experimental de tren basculante fueron los vagones "silla" con suspensión pendular diseñados por Pacific Railway Equipment Company. El primer prototipo, con un sistema de bogie articulado, se construyó en 1937 y se probó en el ferrocarril Atchison, Topeka y Santa Fe ese año. La compañía construyó otros tres modelos de preproducción en 1939, utilizando bogies de proa y popa más convencionales, y estos tuvieron cierto uso con el San Diegan , entre otros. Montado sobre resortes altos, el automóvil se inclinaba hacia adentro en las curvas para contrarrestar la deficiencia de peralte con la fuerza centrífuga inducida. El comienzo de la Segunda Guerra Mundial impidió cualquier pedido inmediato y el concepto no revivió en la era de la posguerra.
En 1956, la SNCF experimentó con un coche pendular autopropulsado, que también dependía de la fuerza centrífuga. Este experimento demostró la necesidad de un sistema de suspensión activa para inclinar las carrocerías de los autocares.
La empresa española Talgo había introducido el primer sistema de bogie compartido de gran éxito, que permitía conectar los coches de extremo a extremo mediante un único bogie en lugar de que cada coche tuviera sus propios bogies en cada extremo. Este diseño ahorra peso y puede reducir el desgaste de los rieles. [ cita necesaria ]
A principios de la década de 1950, Ferrocarriles Nacionales Españoles, Renfe , experimentó con turismos que combinaban el bogie Talgo con un nuevo sistema basculante pasivo. [9] Este sistema utilizaba un gran bastidor en A conectado al centro del bogie que era tan alto como los vagones. En la parte superior de la A había un sistema de cojinetes al que se fijaban los coches, y un sistema de resorte y amortiguación para suavizar su movimiento. Debido a que los vagones estaban conectados en este punto alto, podían oscilar hacia cualquier lado alrededor del eje del cojinete, y esto hacía que oscilaran naturalmente hacia afuera en las curvas. [ cita necesaria ]
La primera prueba de un Talgo en los Estados Unidos fue el John Quincy Adams con Fairbanks-Morse P-12-42 probado por el ferrocarril de Nueva York, New Haven y Hartford en 1957-1958. [24] Debido a problemas técnicos y al precario estado financiero del ferrocarril de New Haven, el tren fue almacenado. La idea llamó la atención de Chesapeake & Ohio Railway , quienes comenzaron a desarrollar lo que se convertiría en el UAC TurboTrain utilizando el mismo sistema. El TurboTrain entró en servicio en Estados Unidos y Canadá en 1968.
El primer diseño exitoso de un tren basculante europeo fue el Talgo en España, desarrollado en la década de 1970 como un tren ligero y rápido que utilizaba inclinación pasiva. Renfe adoptó ampliamente el sistema, pero inicialmente se limitó a la península Ibérica. [ cita necesaria ]
La primera aplicación comercial completa de trenes basculantes pasivos apareció a principios de los años 1980 con el Talgo Pendular . [25] Talgo se encuentra actualmente en su 21ª generación de producción. Los trenes Talgo están en servicio en varias partes de Europa y se construyen bajo licencia en América Latina y Asia. En Norteamérica, Amtrak utiliza trenes Talgo en su servicio Cascades en el noroeste. [26]
Las primeras series basculantes de Talgo fueron las "pendulares" a partir de la serie 400. [ cita necesaria ]
El primer tren basculante que entró en servicio regular en Norteamérica fue el UAC TurboTrain , utilizado por Canadian National en 1968. [27] Algunas cifras [ ¿quién? ] lo han considerado el primer tren basculante en servicio en el mundo. [ cita necesaria ] Proporcionó servicio diario entre Montreal y Toronto a velocidades de 160 km/h (99 mph), hasta que fue reemplazado por trenes Bombardier LRC en 1982, alcanzando la velocidad máxima de 225 km/h (140 mph) durante Canadá. ensayos. [28] [29] Amtrak también operaba TurboTrains entre Boston y Nueva York. [30] [31] Los UAC Turbos tenían un mecanismo de inclinación pasivo basado en una disposición de cuatro barras, e inspiraron la segunda generación de trenes TALGO . [ cita necesaria ]
En Italia, los estudios para un tren basculante comenzaron a mediados de los años 1960 y el concepto fue patentado en 1967 por dos ingenieros de materiales ferroviarios de Fiat, Franco di Maio y Luigi Santanera. Se construyeron y probaron varios prototipos, incluido un automóvil (autopropulsado) derivado del ALn 668 , el coche diésel ALn 668 de 1999, provisto de asientos basculantes para probar los efectos de las tecnologías de basculación activa. El primer prototipo funcional con carrocería basculante fue el ETR Y 0160, un automóvil eléctrico lanzado por FIAT en 1969. Fue el primero en ser bautizado como Pendolino . [ cita necesaria ]
Este diseño dio lugar a la construcción de una EMU completa en 1975, la ETR 401 , construida en dos unidades por FIAT. Uno de ellos se puso en servicio público el 2 de julio de 1976 en la línea Roma- Ancona (posteriormente ampliada hasta Rímini ), operada por los Ferrocarriles Estatales Italianos . Entre Roma y Ancona (km. 295), el tren tardaba 2 horas 50 minutos, mientras que los trenes ordinarios tardaban 3 horas 30 minutos. El tren tenía cuatro vagones y se consideraba principalmente un laboratorio itinerante para la nueva tecnología. Inicialmente, el ETR 401 fue concebido como el primero de una serie de cuatro trenes, pero el gobierno perdió interés en el proyecto debido a problemas financieros y el proyecto fue interrumpido temporalmente, ya que el servicio estaba en 1983. El tren se utilizó en campañas de demostración para países extranjeros como Alemania, Suiza, Checoslovaquia y Yugoslavia. Una segunda unidad se construyó para dar servicio a las líneas españolas de vía ancha de Renfe en 1977, bajo el sobrenombre de Platanito. El servicio no duró mucho, porque problemas con las pistas españolas hicieron que Platanito fuera de poca utilidad. [ cita necesaria ]
El nuevo interés del gobierno italiano por el proyecto a mediados de los años 1980, y la introducción de nuevas tecnologías, llevaron a la revisión del proyecto con la ETR 401 con sistemas electrónicos, que condujo a la introducción de la ETR 450 , un poco más avanzada , la primer Pendolino en entrar en servicio regular en el mundo. Caracterizado por una configuración de 8 coches y una inclinación máxima reducida a 8° frente a los 10° del ETR 401, por razones de seguridad y comodidad, el ETR 450 podría recorrer la línea Roma-Milán en menos de cuatro horas, a velocidades de hasta 250 kilómetros por hora (160 mph). El número de pasajeros aumentó de 220.000 en 1988 a 2,2 millones en 1993. [ cita necesaria ]
En 1989, las antiguas tecnologías y conceptos de algunas partes de la ETR 450, y la introducción de nuevas tecnologías en tracción, llevaron al desarrollo de la siguiente generación. El resultado fue el ETR 460 , diseñado por Giorgetto Giugiaro , un tren que entró en servicio en 1996. Aunque plagado de problemas técnicos, el ETR 460 introdujo varias innovaciones, como motores asíncronos de CA más potentes. Los pistones que accionaban la acción basculante se colocaron en el bogie en lugar de en los laterales de la carrocería: esto permitió reorganizar los vestíbulos y las zonas del habitáculo, mejorando el confort. La conexión bogie-caja es extremadamente sencilla y fácil de construir, con ventajas de mantenimiento. [ cita necesaria ]
El ETR 460 mantiene la carga por eje a un nivel extremadamente bajo (14,5 toneladas/eje), para permitir que el tren tome las curvas hasta un 35% más rápido que los trenes interurbanos convencionales (locomotora y vagones). [ cita necesaria ] La carrocería, que aprovecha la tecnología de extrusión de aluminio de gran tamaño , tiene una modularidad sustancial y permite un peso por eje extremadamente bajo, respetando plenamente los más altos estándares de seguridad, y permite el mejor aprovechamiento del espacio con diferentes anchos de carga. [ cita necesaria ]
La ETR 460 se construyó en sólo 10 unidades. Las versiones mejoradas incluyen la ETR 470 para la compañía ítalo-suiza Cisalpino, [32] la ETR 460 Francia, más tarde denominada ETR 463, utilizada por FS en la ruta Milán Lione, y la ETR 480 , utilizada por Trenitalia bajo la alta velocidad italiana con corriente alterna. Líneas de velocidad. Para FS se construyeron en total 34 EMU de la serie ETR 460/470/480. [ cita necesaria ]
El desarrollo de la tecnología Pendolino continuó en las fábricas italianas de Alstom y la siguiente generación, el Nuevo Pendolino , se entregó a Trenitalia y Cisalpino como ETR 600 y ETR 610 a partir de 2006. [33] [34]
Los Pendolinos italianos y sus derivados siguen representando la solución más popular para la basculación activa en trenes de pasajeros. [ cita necesaria ] La tecnología que todavía se utiliza hoy en día es casi la misma desarrollada por Fiat Ferroviaria en las décadas de 1960 y 1970.
La versión británica del Pendolino, el British Rail Class 390 , es un tren basculante eléctrico de 225 km/h (140 mph) operado por Avanti West Coast . [19] Corre en la línea principal de la costa oeste ( de Londres Euston a Glasgow Central , Liverpool Lime Street y Manchester Piccadilly ). Los Clase 390 comenzaron a operar en 2001 y solo uno sufrió un descarrilamiento importante. [35] Debido a limitaciones de señalización, los Clase 390 están limitados a 201 km/h (125 mph) en servicio regular. [36]
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Los trenes basculantes han sido durante mucho tiempo un pilar de los servicios expresos en la red japonesa de vía estrecha y velocidad convencional . Debido a la naturaleza lenta y sinuosa de las líneas convencionales japonesas, Japón fue uno de los primeros en adoptar trenes basculantes para acelerar los servicios en las líneas principales congestionadas. El ferrocarril eléctrico interurbano Odakyu inició los primeros experimentos de Japón en tecnología de inclinación en la década de 1960 instalando bogies neumáticos en sus vagones eléctricos, [37] mientras que los ferrocarriles nacionales japoneses fueron pioneros en su forma de tecnología de inclinación pasiva en su EMU experimental de la serie 591 con servicios comerciales expresos. pensando en las líneas montañosas.
La primera EMU basculante comercial en Asia entró en servicio en 1973 como EMU de la serie 381 en los servicios expresos limitados de Shinano que operaban en la línea principal montañosa de Chūō entre Nagoya y Nagano, y todavía está en funcionamiento en el servicio " Yakumo " de la línea Hakubi a pesar de su deficiencias en la calidad de marcha y mayor desgaste de la pista debido a su mecanismo de inclinación que permitía hasta 5° de inclinación. [15]
Durante los últimos años de los Ferrocarriles Nacionales Japoneses , se experimentó con la inclinación pasiva regulada mecánicamente, una combinación conocida como "inclinación pasiva controlada" (制御付き自然振子式), donde la inclinación se inicia pasivamente pero se controla (y se ralentiza) mediante computadoras a través de mecanismos mecánicos. suspensión activa: culminó después de la privatización con la DMU de la serie 2000 , construida para JR Shikoku e introducida en los servicios expresos limitados de Shiokaze y Nanpū en 1990. [15] Una vez aliviados los problemas de náuseas durante el viaje y el desgaste de las vías, se aprovecharon los beneficios de los trenes inclinados en la vía. El montañoso sistema ferroviario de ancho del Cabo (1.067 mm) del país pronto se hizo evidente y desde entonces estos trenes basculantes 'semiactivos' han tenido un uso generalizado en trenes expresos limitados en todo el archipiélago. Ejemplos diésel y eléctricos particularmente conocidos de esta generación de trenes basculantes incluyen la serie KiHa 281 de JR Hokkaido , la serie E351 de JR East , la serie 383 de JR Central , la serie 8000 de JR Shikoku y el 885 de JR Kyushu. serie .
Esta generación de diseños ha tenido cierta popularidad en el extranjero: la serie 8000 sirve como base del tren inclinable eléctrico construido para la red Cape Gauge de Queensland Rail . [38] La serie 885, construida como parte de la familia de trenes A de Hitachi , sirve como base de la serie taiwanesa TEMU1000 EMU basculante para los servicios Taroko Express , [39] y algunas variantes no basculantes, incluida la British Rail Class 395 y Clase de ferrocarril británico 801 . [40]
Los desarrollos posteriores en suspensión activa neumática, basados en el DB Clase 403 (1973) construido décadas antes, crearon una generación de trenes con una inclinación más limitada (alrededor de 2°), pero son más económicos de construir y más fáciles de mantener. El 300X experimental construido en 1995 se convirtió en la serie N700 , la primera unidad Shinkansen basculante rentable en 2007. Las aplicaciones a las líneas Shinkansen , que no se habrían beneficiado mucho con mecanismos de inclinación mecánicos debido a sus curvas ya poco profundas que permiten altas velocidades, permitieron para mayor comodidad de marcha, menor desgaste de la vía y velocidades ligeramente más altas que conducen a una mayor frecuencia. La simplicidad de esta tecnología hizo posible que los operadores privados más pequeños introdujeran trenes basculantes, como el Odakyu serie 50000 VSE , un lujoso tren expreso turístico con suspensión activa introducido no para aumentar la velocidad sino para mejorar la comodidad del viaje; e incluso lo suficientemente barato como para aplicarlo a vehículos de cercanías, como la serie KiHa 201 de JR Hokkaido , que mejoró las velocidades y frecuencias en el sistema ferroviario suburbano parcialmente no electrificado de Sapporo . [41] [42] Esta es también una de las únicas aplicaciones de la tecnología de inclinación en trenes de cercanías 'estilo metro' hasta la fecha. [ cita necesaria ]
Deutsche Bundesbahn inició pruebas con trenes basculantes en Alemania con su Clase 634 en 1967, cuando algunas DMU Clase 624 estaban equipadas con sistemas basculantes pasivos. Como los pasajeros experimentaron mareos, la tecnología de inclinación se desactivó y luego se eliminó. Las pruebas continuaron con los prototipos de las siguientes unidades de la Clase 614 , pero debido a los resultados nuevamente insatisfactorios, los modelos de serie se entregaron sin sistema de inclinación. [ cita necesaria ]
Otro de los primeros trenes con tecnología basculante fue el EMU de alta velocidad Clase 403 de Deutsche Bundesbahn (hoy este número es utilizado por ICE 3 ). Después de sus servicios InterCity hasta 1979, también se utilizó para traslados al aeropuerto entre Düsseldorf y Frankfurt (ver también: Servicio AiRail ). La Clase 403 podía inclinarse 4°, pero los pantógrafos fijos lo limitaban a 2°. [43] Poco después de que el tren entrara en servicio, la tecnología de inclinación se desactivó ya que muchos pasajeros experimentaron mareos porque el punto de giro estaba demasiado bajo. [ cita necesaria ]
El siguiente intento se hizo con DMU y el probado sistema italiano de inclinación activa hidráulica. Entre 1988 y 1990, DB puso en servicio 20 unidades de la Clase 610 para el tráfico regional rápido. [44] Esta vez los resultados fueron bastante satisfactorios y permitieron una reducción significativa de los tiempos de ejecución. A la Clase 610 le siguió la Clase 611 , que básicamente se construyó con el mismo propósito (tráfico regional rápido de hasta 160 km/h (99 mph) en líneas sinuosas no electrificadas). El sistema de inclinación del Clase 611 era eléctrico, con una inclinación máxima de 8°, basado en la tecnología militar del tanque Leopard . Después de entrar en servicio en 1996, esta clase de 50 unidades experimentó problemas tanto con el nuevo sistema de inclinación como con el chasis y los ejes, por lo que se consideró que no tenía éxito. El sistema de inclinación estuvo fuera de servicio hasta 2006, cuando los ejes endurecidos y las actualizaciones del sistema resolvieron los problemas. Teniendo en cuenta estos problemas, DB ordenó una reingeniería completa, lo que resultó en el desarrollo de la Clase 612 . A partir de 1998, DB puso en funcionamiento un total de 192 unidades. El sistema de inclinación demostró ser fiable. En 2004 se detectaron grietas en varios juegos de ruedas y nuevamente hubo que sustituir ruedas y ejes. Hoy la Clase 612 ha vuelto a funcionar con basculación y constituye la columna vertebral del rápido servicio regional de DB en líneas no electrificadas. Se vendieron unidades adicionales a Croacia , donde se utilizan para los servicios InterCity. [ cita necesaria ]
En 1999, DB pudo utilizar la tecnología basculante para sus servicios InterCityExpress , cuando con las series 411 y 415 se puso en servicio un tren basculante eléctrico de alta velocidad. Mientras que las clases 401 a 403 (sin tecnología de inclinación) cubrirían las líneas de alta velocidad nuevas o modernizadas hasta 300 km/h (186 mph) (ICE 3 Clase 403), las clases 411 y 415 con una velocidad máxima de 230 km/ h (143 mph) fueron diseñados para líneas principales sinuosas más antiguas. Hasta el momento se han construido un total de 60 Clase 411 y 11 Clase 415 (versión más corta). Ambas clases funcionaron de manera confiable hasta finales de 2008, cuando se encontraron grietas en un eje durante una revisión de rutina. [45] El mecanismo de inclinación está desconectado desde el 23 de octubre de 2008, [46] y los intervalos de mantenimiento se redujeron drásticamente, lo que provocó importantes interrupciones en el servicio. [47]
Gran parte del diseño técnico se deriva del ICE 3 . La ÖBB de Austria compró en 2007 tres unidades y las explotará junto con DB para los servicios de Alemania a Austria. Aunque DB asignó a la clase 411/415 el nombre ICE-T , originalmente T no significaba basculante sino Triebwagen (vehículo autopropulsado), ya que el departamento de marketing de DB consideró al principio que la velocidad máxima era demasiado baja para asignarle el InterCityExpress. marca y por lo tanto planeó referirse a esta clase como IC-T (InterCity-Triebwagen). [ cita necesaria ]
Más bien desafortunada fue la adaptación de la Clase 411/415 a servicios diésel. En 2001, se pusieron en servicio un total de 20 unidades para su uso en la línea Dresde – Munich , pero estas unidades de la clase 605 (ICE-TD) tuvieron problemas desde el principio. Después de romperse un eje en 2002, las 19 unidades restantes (una de ellas se cayó de una plataforma de trabajo) quedaron fuera de servicio. Aunque un año después los trenes volvieron a estar en servicio, DB consideró que su funcionamiento era demasiado caro. En 2006, estos trenes se utilizaron como trenes amplificadores y de 2008 a 2017 circularon en la ruta Hamburgo – Copenhague . Desde 2018 y 2021, dos unidades están en funcionamiento como tren de pruebas avanzado TrainLab . [ cita necesaria ]
En 1966, un consorcio de empresas industriales canadienses comenzó a considerar un competidor de propulsión convencional para el TurboTrain, que finalmente emergió como el LRC (Light, Rapid, Comfort) a principios de los años 1970. Este diseño también utilizó un sistema de inclinación activa, pero de forma muy diferente a la del APT. Los vagones circulaban sobre dos canales en forma de C montados en la parte superior de los bogies. La inclinación se lograba mediante arietes que empujaban la parte inferior del vagón de lado a lado a lo largo de estos canales. [48] [49]
Amtrak experimentó con el LRC en 1980, pero lo retiró siete años después. En Canadá, entró en servicio en 1981, superando al APT y convirtiéndose en el primer sistema operativo de inclinación activa. Los vagones LRC siguen en uso hoy en día, aunque los mecanismos de inclinación se están eliminando para reducir el peso y los costos de mantenimiento. [50]
Desde entonces, Bombardier ha utilizado versiones actualizadas de los vagones LRC para el Acela de Amtrak , la tercera generación de ICE basculantes, la nueva generación de trenes rápidos británicos ( Super Voyager ) y el JetTrain experimental . [ cita necesaria ]
El Tren Avanzado de Pasajeros (APT) fue inicialmente un proyecto experimental de British Rail , y el tren entró en servicio limitado en diciembre de 1981 . Aunque finalmente se abandonó, el tren fue el pionero de la inclinación activa para sortear curvas cerradas a velocidades más altas que los trenes de inclinación pasiva anteriores. En las décadas de 1970 y 1980, British Rail quería un tren rápido y avanzado para sortear el sinuoso y sinuoso sistema ferroviario británico de la época victoriana . Los trenes convencionales tenían una velocidad limitada debido a la curvatura de la red.
Los ingenieros del departamento de investigación , inaugurado en 1964, habían realizado un trabajo fundamental en la dinámica de los vehículos, siendo el APT hasta cierto punto una extensión de este trabajo. El nuevo proyecto pasó por alto el actual departamento jefe de ingenieros mecánicos y eléctricos, lo que generó resentimiento entre sus ingenieros. El trabajo incluyó experimentación con carrocerías, turbinas, suspensiones y bogies de aluminio, señalización en cabina, protección automática del tren e inclinación activa.
El APT-E (E de experimental) estaba propulsado por turbinas de gas; el APT-P (P de prototipo) era eléctrico. [14] Sin inclinación, el tren fue desarrollado para romper el récord de velocidad ferroviaria británica. Los trenes basculantes que utilizaban inclinación pasiva no eran nuevos, pero eran poco comunes y no se implementaban ampliamente. Los ingenieros decidieron que la inclinación activa era la clave para tomar curvas a velocidades mucho más altas.
El tren tenía frenos hidrodinámicos y carrocerías articuladas livianas, con dos vagones motores en el centro del tren. Cuando se construyeron, trabajaron y probaron los prototipos, el equipo de desarrollo de ingeniería se disolvió y los trenes se entregaron al departamento de ingeniería interno de British Rail para su construcción. Los ingenieros en desarrollo pasaron a diferentes campos mientras British Rail diseñaba el tren para convertirlo en un modelo de producción. Los ingenieros de BR, que tuvieron poca o ninguna participación en el desarrollo del tren, cambiaron algunos de los aspectos de ingeniería principales y probados. Por ejemplo, cambiaron el mecanismo de inclinación activo por neumático , en lugar del sistema hidráulico bien desarrollado y probado . [14]
Los trenes se introdujeron en 1981, pero casi inmediatamente quedaron fuera de servicio. Durante las primeras pruebas, algunos pasajeros se quejaron de náuseas debido al movimiento de inclinación. Posteriormente se supo que esto se podía evitar reduciendo ligeramente la inclinación, de modo que aún quedara cierta sensación de curvatura. Los trenes APT-P se reintrodujeron silenciosamente en servicio a mediados de 1984 y circularon regularmente durante un año, una vez corregidos los problemas iniciales. Sin embargo, bajo una dirección de ingeniería interna que se sintió despreciada y ignorada en un proyecto que no habían desarrollado, no había voluntad política o gerencial para continuar el proyecto construyendo en grandes cantidades los vehículos de producción APT-S proyectados. A pesar de ser un éxito final, el proyecto fue descartado por British Rail en 1986, [51] [14] más por razones políticas que técnicas.
Gran parte de la tecnología desarrollada para los vehículos motorizados se utilizó posteriormente en las locomotoras InterCity 225 Clase 91 y en los vagones Mark 4 , que fueron diseñados para ser modernizados con equipos basculantes, que recorren la ruta de la East Coast Main Line desde Londres a Leeds y Edimburgo . [52] [53]
En 1990, los ferrocarriles suecos introdujeron un servicio de alta velocidad llamado X 2000 . [54] El tren utiliza un sistema de inclinación activo, lo que permite velocidades más altas (200 km/h o 124 mph) en vías estándar. El tren también se utilizó en Noruega y Dinamarca, pero luego fue retirado del servicio en Noruega. X2000 fue un proyecto de colaboración entre Kalmar Verkstad , los ferrocarriles suecos y ASEA . El X 2000 ha sido probado en EE.UU., Canadá, Australia y China. [55] [56] [57]
En 1998, la SNCF cedió a la presión política (el tren basculante era una amenaza creíble para la red de líneas exclusivas de alta velocidad del TGV) y puso en servicio un TGV pendular experimental. Sólo los remolques de pasajeros estaban inclinados, mientras que los dos vehículos pesados mantenían bogies no inclinables. [58] Tras el programa de pruebas, se volvió a convertir en un tren TGV-PSE .
Suiza consiguió su primer tren basculante en su territorio (descontando el Cisalpino , que entró en Suiza en 1996) el 28 de mayo de 2000. El ICN ( InterCity Neigezug , o InterCity Tilting Train) fue fabricado por Bombardier, incluido un sistema basculante diseñado por SIG. (hoy ALSTOM). [59] Inició el servicio en la línea desde Ginebra vía Biel / Bienne y Zürich hasta St Gallen . Fue un transportista importante en la exposición nacional Expo.02 .
Virgin CrossCountry ordenó a cuarenta y cuatro Super Voyager Clase 221 con motor diesel-eléctrico que operaran en modo inclinado en la línea principal de la costa oeste y entre Oxford y Banbury . Después de que la flota se dividió entre Arriva CrossCountry y Virgin Trains West Coast en 2007, el primero desactivó y luego retiró el equipo de inclinación de sus Clase 221. [60] [61]
El Tilting Train Express (TTX) o Hanvit 200 es un prototipo de tren basculante experimental de seis vagones desarrollado y construido en Corea del Sur. [62] Revelado en 2007, tuvo múltiples pruebas, incluida una que registró una velocidad máxima de 223 km/h. Sin embargo, no se fabricaron unidades de producción porque se determinó que sería menos costoso enderezar las vías existentes y peraltar los rieles. Sin embargo, realizó más pruebas en 2014 para probar el sistema LTE-R.
Muchos de los problemas del mareo por movimiento están relacionados con el hecho de que los servosistemas tradicionales responden de forma inadecuada a los cambios en las fuerzas de trayectoria, e incluso los errores pequeños, aunque no sean conscientemente perceptibles, causan náuseas debido a su naturaleza desconocida. El Fiat ETR 401 original usaba giroscopios individuales en cada vagón, por lo que había un retraso, aunque las náuseas no habían sido un problema importante con este tren. Se suponía que la APT superaría este problema utilizando giroscopios en los extremos del tren y un sistema de control líder/seguidor que definía una "curva de inclinación" para todo el tren. Parecería que la tecnología de la época no fue capaz de implementar adecuadamente esta técnica. [ cita necesaria ]
Los trenes basculantes modernos se benefician del procesamiento de señales más moderno, que detecta la línea que hay por delante y es capaz de predecir señales de control óptimas para cada vagón. Las quejas sobre náuseas han pasado a ser cosa del pasado. [ cita necesaria ]
Algunos trenes basculantes circulan por vías de vía estrecha . En Japón hay muchas líneas de vía estrecha en las regiones montañosas y se han diseñado trenes basculantes para circular por allí. En Australia, el servicio entre Brisbane y Cairns del QR Tilt Train afirma ser el tren de vía estrecha más rápido del mundo, con una velocidad de 160 km/h (99 mph). El Tren Basculante Eléctrico también ostenta el récord del tren de vía estrecha más rápido según la velocidad máxima de prueba, alcanzando los 210 km/h. [63]
En el caso de las EMU basculantes, es necesario considerar la posibilidad de mantener los pantógrafos dentro del ancho del ferrocarril. Cuando se monta encima de un vagón basculante, el pantógrafo normalmente se balancea en la dirección opuesta para contrarrestar el grado de inclinación. Esto se hace mecánicamente, por ejemplo, en el Alstom Pendolino británico Clase 390 . Sin embargo , en las clases alemanas 411 y 415 , los pantógrafos están montados en un marco independiente no basculante dentro de los coches.
Trenes con basculación por fuerzas de inercia (inclinación pasiva):
Trenes con basculación iniciada por fuerzas de inercia pero regulada por ordenador:
Trenes con inclinación activa controlada con información sensorial proporcionada por acelerómetros :
Trenes con inclinación controlada por ordenador:
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