Un sistema de ancho variable permite a los vehículos ferroviarios de un tren viajar a través de una brecha de ancho entre dos redes ferroviarias con diferentes anchos de vía . Para su funcionamiento continuo, un tren debe estar equipado con bogies especiales que sostengan juegos de ruedas de ancho variable que contengan un eje de ancho variable (VGA).
El ancho de vía se modifica haciendo pasar el tren a través de un cambiador de ancho o una instalación de cambio de ancho. A medida que el tren pasa por el cambiador de ancho, las ruedas se desbloquean, se acercan o se separan y luego se vuelven a bloquear. Los sistemas de ancho variable instalados 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). .
Un sistema para cambiar de ancho sin necesidad de detenerse es de uso generalizado para el tráfico de pasajeros en España , [1] para servicios que circulan en una combinación de líneas exclusivas de alta velocidad (que utilizan ancho estándar ) y líneas más antiguas (que utilizan ancho ibérico ). [2] Sistemas similares para el tráfico de mercancías todavía están en sus inicios, ya que el mayor peso por eje aumenta el desafío tecnológico. Aunque existen varias alternativas, incluida la transferencia de carga, la sustitución de ruedas y ejes individuales , el intercambio de bogies , los vagones de transporte o el simple transbordo de carga o pasajeros, no son prácticas, por lo que un sistema barato y rápido para cambiar el ancho sería beneficioso para el transporte transfronterizo. tráfico. [3]
Los nombres alternativos incluyen juegos de ruedas de ancho ajustable (GAW), sistema de cambio automático de ancho de vía (ATGCS/TGCS), sistema de recalibración del material rodante (RSRS), sistema de ajuste de ancho de vía (RGAS), juego de ruedas de cambio , [4] camión rodante de ancho variable , [5] cambio de ancho de vía y cambio de eje rodado .
Los ejes de ancho variable ayudan a resolver el problema de la rotura de ancho sin tener que recurrir a vías de doble ancho ni al transbordo . Los sistemas permiten el ajuste entre dos calibres. No se utilizan diseños de cambiadores de ancho que soporten más de dos anchos. [6]
Existen varios sistemas de ejes de ancho variable:
Los sistemas de ancho variable no son todos compatibles. Los sistemas SUW 2000 y Rafil Tipo V son interoperables, [7] al igual que TALGO-RD y CAF-BRAVA. [28]
En 2009, en Roda de Barà, cerca de Tarragona , se estaba desarrollando un Unichanger capaz de manejar cuatro sistemas VGA diferentes. [29]
VGA es particularmente importante en el tráfico ferroviario internacional porque los cambios de ancho tienden a ocurrir con mayor frecuencia en las fronteras internacionales.
Los diferentes sistemas tienen diferentes limitaciones; por ejemplo, algunos pueden usarse únicamente en vagones y vagones y no son adecuados para energía motriz, mientras que otros requieren que el material rodante se descargue antes de pasar por el cambiador de ancho. [30] 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 diferentes tecnologías varía. Sólo CAF y Talgo producen VGA de alta velocidad, que permite velocidades de hasta 250 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 sólo 24 segundos en convertirse. [31]
Un cambiador de ancho es un dispositivo que fuerza el ajuste del ancho de las ruedas. Los diseños constan de un par de carriles de rodadura que varían gradualmente de ancho entre los dos anchos, combinados con otros carriles y palancas para realizar los siguientes pasos, usando Talgo RD como ejemplo:
En el sistema español Talgo-RD se utiliza una pulverización constante de agua para lubricar las superficies metálicas, para 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. [32]
En la actualidad [ ¿cuándo? ] la elección del ancho se limita a dos de tres de 1.435 mm ( 4 pies 8+1 ⁄ 2 pulg.) y anchos de víade 1.520 mm(4 pies 11+27 ⁄ 32 pulg.) y1.676 mm(5 pies 6 pulg.). Con vías estrechas como1.000 mm(3 pies 3+3 ⁄ 8 pulgadas) como se encuentra enZweisimmen, Suiza, hay menos espacio entre las ruedas para el mecanismo de cambio de ancho, 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 múltiple de ancho variable , o un tren que incluya una locomotora de ancho variable (por ejemplo, Talgo 250) y material rodante, podrá circular en línea recta por un cambiador de ancho. Normalmente la locomotora no podrá cambiar de ancho, lo que significa que deberá apartarse mientras pasa el resto del tren. En el lado opuesto, se acoplará al tren una nueva locomotora del otro ancho.
Un tren Talgo con locomotora puede atravesar un cambio de ancho a 1 eje por segundo a una velocidad de aproximadamente 10 a 15 km/h (6,2 a 9,3 mph). [33] [34]
Se puede empujar un tren (o un vagón individual) hasta la mitad del cambiador de ancho, desacoplarlo y luego (una vez lo suficientemente ancho) acoplarlo a la nueva locomotora y arrastrarlo el resto del camino. Un largo cable de acero con ganchos en el extremo permite que el proceso pueda ser asincrónico, utilizándose el cable para tender un puente a lo largo del cambiador de ancho (para acoplar temporalmente los vagones que llegan y la locomotora receptora, aunque sin control de frenado por parte del 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 aparta del camino por una vía corta. Luego, 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 sólo después de que el tren completo haya terminado de pasar por el cambiador.
A partir de 2014 se desarrollaron sistemas de cambio de ancho para vagones de mercancías. [35]
En 1933, se ofrecieron hasta 140 inventos [36] a los ferrocarriles australianos para superar las diferencias de ancho entre los diferentes estados. Ninguno fue aceptado. [37] Aproximadamente 20 de estos dispositivos eran ruedas/ejes ajustables de algún tipo u otro, que pueden ser análogos al VGA moderno . Los sistemas VGA estaban destinados principalmente a líneas de ancho ancho y estándar.
Se instalaron estaciones de ruptura de ancho en Port Pirie , Peterborough y Albury ; estos eran de funcionamiento bastante manual. La instalación más nueva estaba en Dry Creek y tenía un diseño más automático. El diseño del Talgo RD es aún más automático y eficiente.
En Brest , cerca de la frontera entre Bielorrusia y Polonia , se ha instalado una instalación de cambio de ancho de vía Talgo . Lo utilizan los trenes rápidos de Russian Railways que conectan Moscú y Berlín.
En 2011 se realizaron pedidos de 7 trenes Talgo VGA. [38] Los trenes de 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 5 pies 6 pulgadas ( 1676 mm ) y 4 pies 8 pulgadas .+Ancho estándar de 1 ⁄ 2 pulgadas(1435 mm)sin transbordo. Se equiparon quinientos vehículos con "camiones de ancho ajustable", pero después de un uso intensivo día tras día, el sistema resultó insatisfactorio, especialmente en climas fríos y nevados. El sistema utilizaba ejes telescópicos con bujes anchos que permitían apretar o estirar las ruedas a través de un cambiador de calibre, después de soltar manualmente los pasadores de sujeción.[39][40][41]
Las operaciones ferroviarias sobre el Puente del Niágara también fueron complicadas. [42]
En 1999, se instaló un cambiador de ancho en Tornio , en el extremo finlandés del tramo de doble ancho entre Haparanda y Tornio, para su uso con vagones de mercancías de ancho variable. [43] El cambiador de ancho Tornio es un diseño de Rafil de Alemania; Solía existir un cambiador de ancho Talgo-RD similar en el extremo de Haparanda, pero se eliminó [44] porque requería deshielo en invierno. [45]
El tráfico de transbordadores de trenes operados por SeaRail y que llegaban desde Alemania y Suecia por mar utilizaba las instalaciones de intercambio de bogies en el puerto de Turku .
En Akhalkalaki se ha instalado un nuevo cambiador de ancho para el ferrocarril Bakú-Tbilisi-Kars . El extremo noroeste tiene rieles de 1.435 mm ( 4 pies 8+1 ⁄ 2 pulgadasde distancia, el extremo sureste tiene rielesde 1520 mm(4 pies 11+27 ⁄ 32 pulg.) de separación. Se proporcionan adaptadores de cambio de bogie y de ancho variable.
El "Tren de cambio de ancho" 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 el tren de 1.435 mm ( 4 pies 8+Red de alta velocidadShinkansen de 1 ⁄ 2 pulgadas1.067 mm(3 pies 6 pulgadas)a 130 a 140 km/h (81 a 87 mph).[46][47]Véasela patente estadounidense 5.816.170.[48][49]
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. [50] [51] El tren de segunda generación, previsto para circular a una velocidad máxima de 270 km/h (168 mph), se puso a prueba en varios lugares de Japón entre 2006 y 2013. [52] Un tren de tercera generación ha estado sometido a pruebas de confiabilidad desde 2014 en preparación para una posible introducción en servicio en la extensión planificada del Kyushu Shinkansen a Nagasaki.
En Mockava, al norte de la frontera entre Lituania y Polonia , está instalada una instalación de cambio de ancho del sistema polaco SUW 2000 . Los trenes de pasajeros VGA entre Lituania y Polonia circularon entre octubre de 1999 y mayo de 2005, y los trenes de mercancías VGA entre principios de la década de 2000 y 2009.
Hay dos instalaciones de cambio de ancho del sistema polaco SUW 2000 instaladas en la frontera polaco-ucraniana, una de ellas en Dorohusk (Polonia) en la línea Varsovia-Kiyv, otra en Mostyska (Ucrania) en la línea Cracovia-Lviv. El 14 de diciembre de 2003 se introdujeron trenes de pasajeros VGA entre Cracovia (Polonia) y Lviv (Ucrania) en lugar del intercambio de bogies . [53] VGA ahorra aproximadamente 3 horas en comparación con el intercambio de bogies. Los trenes circularon por última vez en 2016. [54]
España es el mayor usuario de sistemas de ancho variable. Esto se debe a la necesidad de conectar líneas principales más antiguas construidas en ancho ibérico y nuevas líneas ferroviarias de alta velocidad y conexiones con Francia, utilizando el ancho estándar. Se instalan dos cambios de ancho en las líneas hacia Francia y en todas las entradas y salidas entre la red de alta velocidad y las líneas más antiguas. También hay longitudes importantes de 1.000 mm ( 3 pies 3+3 ⁄ 8 in) líneas secundarias pero estas 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 ejes de ancho variable. Los trenes cambian automáticamente de 1.000 mm ( 3 pies 3+3 ⁄ 8 pulg.) a1.435 mm(4 pies 8+1 ⁄ 2 pulgadas) enZweisimmen.[57]Se ha construido y probado un bogie de prueba. No tiene ejes que permitan que los medios bastidores del bogie que sujetan las ruedas a ambos lados se deslicen lateralmente entre sí.[58]El cambiador de ancho EV09-Prose[59][60]en Zweisimmen se probó satisfactoriamente el 19 de junio de 2019. El sistema ha sido diseñado para permitir el funcionamiento tanto en laMontreux Oberland Bernois Railway(MOB) como enBLS AG.Infraestructura de ancho de 1435 mm.
John Fowler menciona en 1886 el intento del GWR de desarrollar un eje "telescópico". [61]
Los tranvías circulaban entre Leeds ( 4 pies 8+1 ⁄ 2 pulgadaso1435 mm de ancho estándar ) yBradford( 4 pies o1219 mmde ancho) luego de una prueba exitosa en 1906 utilizando el vagón de tranvía Bradford número 124. El sistema fue patentado más tarde por - GB190601695 (A) de 1906. Este sistema fue mejorado nuevamente en la patente GB190919655 (A) de 1909 al introducir un sistema de bloqueo que actúa sobre la rueda y el eje en lugar de solo sobre la llanta. Esto proporcionó un agarre más eficaz donde la rueda podía moverse libremente a lo largo delestriado.[62][63]
En VGA, el tren pasa por el "ajustador" a aproximadamente 15 km/h (9,3 mph) [64] sin necesidad de desacoplar los vagones ni desconectar (y probar) el equipo de frenos. Alternativamente, como no es necesario desacoplar el tren, la locomotora puede tirar todos los vagones acoplados. [sesenta y cinco]
Ver Cambiador de Ancho Talgo. [66]
Las locomotoras de vapor generalmente no son convertibles sobre la marcha. Si bien las locomotoras diésel pueden intercambiarse bogies, [67] esto normalmente no se hace debido a la complejidad en la reconexión de cables y mangueras. En Australia, algunas locomotoras se transfieren entre anchos. La transferencia puede realizarse cada pocos meses, pero no para un viaje individual.
En 2004, Talgo ya disponía de locomotoras eléctricas de pasajeros de ancho variable. [68] [69] [70] No está claro si hay locomotoras de carga de ancho variable disponibles.
Sistemas de ancho variable: SUW 2000, Polonia; DBAG/Rafil Tipo V, Alemania; CAF BRAVA, España; Talgo RD, España; Japón RTRI; Corea KRRI [..] DB Rafil Type V y PKP SUW 2000 son técnicamente compatibles y, por tanto, "interoperables"
El juego de ruedas de cambio DB AG/Rafil Tipo V consta de un eje del 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 acreditada rueda maciza del tipo 004 de DB AG.
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 plataforma más baja a la más alta. [...] A finales de 2008, Prose comenzó a trabajar para desarrollar un prototipo de bogie basado en los conceptos de MOB, mientras las dos empresas trabajaban juntas en un prototipo de instalación de cambio de ancho.
Se probaron dos soluciones mecánicas: el
GWR
utilizó un sistema de ancho dual que requería un tercer carril y el
GTR
utilizó camiones de ancho ajustable. Sin embargo, ninguno de los métodos resultó satisfactorio y
se hizo necesaria la conversión total al
ancho estándar .
El esquema seleccionado fue patentado por CD Tisdale de East Boston, Massachusetts, y la primera patente se emitió en marzo de 1863. Se equiparon ruedas especiales con bujes extragrandes con cuñas clave. Los ejes tenían muescas para que las ruedas pudieran ajustarse con un ancho estándar o de 5 pies y 6 pulgadas. Las llaves estaban aseguradas en su lugar mediante un largo imperdible y bandas elásticas gigantes. La posición de la rueda se cambió mediante una pista que divergía o convergeba gradualmente. En el cambio de ancho a estándar, las llaves se aflojaban y retiraban en un extremo de la vía ahusada, los trabajadores en un pozo de 4 pies de profundidad retiraban las llaves de debajo del tren. Se construyó un gran cobertizo sobre los fosos para proteger a los trabajadores. Sin las llaves, el tren fue empujado lentamente por la vía y las ruedas se verían forzadas hacia adentro a medida que el tren avanzaba a lo largo de los rieles convergentes. Una vez finalizado, los trabajadores reinsertarían y bloquearían las cuñas y el tren podría seguir su camino. El cambio podría realizarse en cinco a diez minutos. Al cambiar a vía ancha, un tercer riel colocado dentro de la vía cónica empujó la rueda hacia la vía más ancha. Las estaciones de cambio estaban ubicadas en
Pointe-Saint-Charles
,
Montreal
y
Sarnia, Ontario
. El plan se intentó por primera vez en noviembre de 1863, pero no se le dio ninguna consideración seria hasta principios de 1868. Las pruebas resultaron tan prometedoras que a finales 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 encargó trescientos coches más. [...] su disruptiva y costosa conversión se podría haber evitado si los camiones de ancho variable hubieran funcionado tan bien como se anunciaba. Obviamente habían surgido problemas. Se decía que las ranuras para chaveteros debilitaban los ejes. Ya en 1846, mucho antes de la prueba del 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 incrementar el volumen de esta línea agilizando los trámites en el paso de fronteras. Se avanzó en el desarrollo de una nueva máquina de cambio de ancho de vía y las pruebas comenzarán en Tornio a principios de la primavera de 1999. Esta máquina aumentará el volumen de tráfico entre Finlandia y Escandinavia.
En el año 2002, mediante trabajos en vagones adecuados, colaboraron la finlandesa VR, Green Cargo y Nordwaggon. En Tornia
[sic]
se instaló un cambiador de ancho de diseño alemán "Rafil"
; un cambiador de ancho tipo Talgo en Haparanda. Éste ya estaba fuera de uso.
Desde 1997 se llevan 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 seguir con el sistema Rafil. [...] se han comprado 14 bogies. El tráfico comercial se mantiene desde octubre de 2005.
Se está utilizando una nueva pista de pruebas, inaugurada en diciembre de 2001, para ayudar a desarrollar y probar el concepto de doble vía. La vía entre Olmedo y Medina del Campo, en la provincia de Valladolid, de 14,4 kilómetros, incluye 10 kilómetros de tangente (parte de la antigua línea Segovia-Medina, fuera de servicio desde 1993), una instalación de cambio de ancho, talleres y un Edificio técnico para el enclavamiento. ... La vía de pruebas aún no está electrificada, por lo que las primeras pruebas, que comenzaron en enero, se realizaron con un
tren diésel
Talgo
XXI. Las pruebas incluyen circular por desvíos y cruces a una velocidad máxima de 242 km/h en llano y 110 km/h en desvíos.
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