.jpg/1280px-Hugh_llewelyn_442_442_(6620468847).jpg)
Un tercer carril , también conocido como carril vivo , carril eléctrico o carril conductor , es un método de proporcionar energía eléctrica a una locomotora o tren, a través de un conductor rígido semicontinuo colocado a lo largo o entre los carriles de una vía férrea . Se utiliza típicamente en un sistema de transporte público o de tránsito rápido , que tiene alineaciones en sus propios corredores, total o casi completamente segregados del entorno exterior. Los sistemas de tercer carril normalmente se alimentan de electricidad de corriente continua .
Los sistemas de tranvía modernos, que circulan por las calles, evitan el riesgo de electrocución por el carril eléctrico expuesto implementando una fuente de alimentación segmentada a nivel del suelo , donde cada segmento se electrifica sólo mientras está cubierto por un vehículo que está utilizando su energía. [2]
El sistema de electrificación del tercer carril no está relacionado con el tercer carril utilizado en los ferrocarriles de doble vía .
Los sistemas de tercer carril son un medio para proporcionar energía de tracción eléctrica a los trenes utilizando un carril adicional (llamado "carril conductor") para tal fin. En la mayoría de los sistemas, el riel conductor se coloca en los extremos de las traviesas fuera de los rieles de rodadura, pero en algunos sistemas se usa un riel conductor central. El riel conductor se apoya en aisladores cerámicos (conocidos como "pots"), en el contacto superior o en soportes aislados , en el contacto inferior, generalmente a intervalos de alrededor de 10 pies (3,0 m).
Los trenes tienen bloques de contacto metálicos llamados zapatas colectoras (también conocidas como zapatas de contacto o zapatas recolectoras) que hacen contacto con el riel conductor. La corriente de tracción regresa a la estación generadora a través de los carriles de rodadura. En Norteamérica, el riel conductor suele estar hecho de acero de alta conductividad o de acero atornillado a aluminio para aumentar la conductividad. En otras partes del mundo, los conductores de aluminio extruido con superficie o tapa de contacto de acero inoxidable son la tecnología preferida debido a su menor resistencia eléctrica, mayor vida útil y menor peso. [3] Los carriles de rodadura se conectan eléctricamente mediante uniones de cables u otros dispositivos, para minimizar la resistencia en el circuito eléctrico. Las zapatas de contacto se pueden colocar debajo, encima o al lado del tercer riel, según el tipo de tercer riel utilizado: estos terceros rieles se denominan contacto inferior, contacto superior o contacto lateral, respectivamente.
Los carriles conductores deben interrumpirse en pasos a nivel , cruces y huecos de subestaciones . Se proporcionan rieles cónicos en los extremos de cada sección para permitir un acoplamiento suave de las zapatas de contacto del tren.
La posición de contacto entre el tren y el riel varía: algunos de los primeros sistemas usaban contacto superior, pero desarrollos posteriores usan contacto lateral o inferior, lo que permitió cubrir el riel conductor, protegiendo a los trabajadores de la vía del contacto accidental y protegiendo el riel conductor. de las heladas, el hielo, la nieve y la caída de hojas. [4]
Debido a que los sistemas de tercer carril, que están ubicados cerca del suelo, presentan riesgos de descarga eléctrica , los voltajes altos (superiores a 1500 V) no se consideran seguros. Por lo tanto, se debe utilizar una corriente muy alta para transferir la potencia adecuada al tren, lo que genera altas pérdidas resistivas y requiere puntos de alimentación relativamente cercanos ( subestaciones eléctricas ).
El carril electrificado amenaza con electrocutar a cualquiera que se desvíe o caiga sobre las vías. Esto se puede evitar utilizando puertas mosquiteras en el andén , o se puede reducir el riesgo colocando el carril conductor en el lado de la vía alejado del andén, cuando lo permita el diseño de la estación. El riesgo también se puede reducir disponiendo de un cobertor , sostenido por soportes , para proteger el tercer carril del contacto, aunque muchos sistemas no lo utilizan. Cuando se utilizan tableros de cobertura, reducen el ancho de la estructura cerca de la parte superior del riel. Esto a su vez reduce el ancho de carga .
También existe el riesgo de que los peatones caminen sobre las vías en los pasos a nivel y toquen accidentalmente el tercer carril, a menos que se implemente completamente la separación a nivel . En los Estados Unidos, una decisión de la Corte Suprema de Illinois de 1992 confirmó un veredicto de 1,5 millones de dólares contra la Autoridad de Tránsito de Chicago por no impedir que una persona ebria caminara hacia las vías en un paso a nivel en la estación de Kedzie en un aparente intento de orinar. [5]
Las rampas finales de los carriles conductores (donde se interrumpen o cambian de lado) presentan una limitación práctica de velocidad debido al impacto mecánico de la zapata, y 161 km/h (100 mph) se considera el límite superior del tercer carril práctico. operación. El récord mundial de velocidad para un tren de tercer carril es de 175 km/h (109 mph), alcanzado el 11 de abril de 1988 por un EMU británico Clase 442 . [1]
En caso de colisión con un objeto extraño, las rampas finales biseladas de los sistemas de rodadura inferior pueden aliviar el peligro de que el tercer carril penetre en el interior de un turismo. Se cree que esto contribuyó a la muerte de cinco pasajeros en el accidente de tren de Valhalla de 2015. [6]
Los sistemas modernos, como el suministro de energía a nivel del suelo (utilizado por primera vez en el tranvía de Burdeos en 2003), evitan el problema de seguridad segmentando el carril motorizado, de modo que cada segmento recibe energía sólo cuando está completamente cubierto por el vehículo que utiliza su energía. [2]
Los sistemas de tercer carril que utilizan contacto superior son propensos a acumulaciones de nieve o hielo formado a partir de nieve recongelada, y esto puede interrumpir las operaciones. Algunos sistemas operan trenes de deshielo dedicados para depositar un fluido aceitoso o anticongelante (como propilenglicol ) en el riel conductor para evitar la acumulación de congelamiento. El tercer carril también se puede calentar para paliar el problema del hielo.
A diferencia de los equipos de líneas aéreas, los sistemas de tercer carril no son susceptibles a fuertes vientos o lluvias heladas , que pueden derribar cables aéreos y, por lo tanto, inutilizar todos los trenes. Las tormentas también pueden desactivar el suministro eléctrico con la caída de rayos en sistemas con cables aéreos , inutilizando los trenes si hay una subida de tensión o una rotura en los cables.
Dependiendo de la geometría del tren y de la vía, los espacios en el carril conductor (por ejemplo, en cruces y cruces a nivel) podrían permitir que un tren se detuviera en una posición donde todas sus zapatas de recogida de energía estén en espacios, de modo que no haya energía de tracción disponible. Entonces se dice que el tren está "abierto". Luego se debe colocar otro tren detrás del tren varado para empujarlo hacia el riel conductor, o se puede usar un cable de puente para suministrar suficiente energía al tren para que una de sus zapatas de contacto vuelva al riel activo. Para evitar este problema se requiere una longitud mínima de trenes que puedan circular por una línea. Las locomotoras tenían el respaldo de un sistema de motor diésel a bordo (por ejemplo, British Rail Class 73 ) o estaban conectadas a zapatas en el material rodante (por ejemplo, Metropolitan Railway ).
La primera idea de alimentar electricidad a un tren desde una fuente externa fue utilizar los dos carriles sobre los que circula el tren, siendo cada carril un conductor para cada polaridad y quedando aislado por las traviesas . Este método es utilizado por la mayoría de los modelos de trenes a escala ; sin embargo, no funciona tan bien para trenes grandes ya que las traviesas no son buenos aislantes. Además, la conexión eléctrica requiere ruedas o ejes aislados, pero la mayoría de los materiales aislantes tienen propiedades mecánicas deficientes en comparación con los metales utilizados para este fin, lo que da lugar a un vehículo ferroviario menos estable. Sin embargo, a veces se utilizó al comienzo del desarrollo de los trenes eléctricos. El ferrocarril eléctrico más antiguo del mundo, el Volk's Railway en Brighton, Inglaterra, se electrificó originalmente a 50 voltios CC utilizando este sistema (ahora es un sistema de tres carriles). Otros sistemas ferroviarios que lo utilizaron fueron el tranvía Gross-Lichterfelde y el tranvía Ungerer .
El tercer carril suele estar situado fuera de los dos carriles de rodadura, pero en algunos sistemas se monta entre ellos. La electricidad se transmite al tren mediante una zapata deslizante que se mantiene en contacto con el carril. En muchos sistemas, se proporciona una cubierta aislante encima del tercer riel para proteger a los empleados que trabajan cerca de la vía; a veces, la zapata está diseñada para hacer contacto con el costado (llamado "carrera lateral") o la parte inferior (llamada "carrera inferior" o "carrera inferior") del tercer riel, lo que permite que la cubierta protectora se monte directamente en su superficie superior. Cuando el zapato se desliza a lo largo de la superficie superior, se denomina "carrera superior". Cuando el zapato se desliza a lo largo de la superficie inferior, se ve menos afectado por la acumulación de nieve, hielo u hojas [4] y reduce las posibilidades de que una persona se electrocute al entrar en contacto con el riel. Ejemplos de sistemas que utilizan un tercer carril subterráneo incluyen Metro-North en el área metropolitana de Nueva York ; [ 7] SEPTA Market-Frankford Line en Filadelfia ; [8] y el tren ligero Docklands de Londres . [9]
Los trenes de tracción eléctrica (que utilizan energía eléctrica generada en una central eléctrica remota y transmitida a los trenes) son considerablemente más rentables que las unidades diésel o de vapor, donde se deben transportar unidades de potencia independientes en cada tren. Esta ventaja es especialmente marcada en sistemas de tránsito urbano y rápido con una alta densidad de tráfico.
Debido a las limitaciones mecánicas en el contacto con el tercer carril, los trenes que utilizan este método de suministro de energía alcanzan velocidades más bajas que los que utilizan cables eléctricos aéreos y un pantógrafo . Sin embargo, pueden ser preferibles dentro de las ciudades, ya que no necesitan velocidades muy altas y causan menos contaminación visual .
El tercer carril es una alternativa a las líneas aéreas que transmiten energía a los trenes mediante pantógrafos acoplados a los trenes. Mientras que los sistemas de cables aéreos pueden funcionar a 25 kV o más, usando corriente alterna (CA), el espacio libre más pequeño alrededor de un riel con corriente impone un máximo de aproximadamente 1200 V, y algunos sistemas usan 1500 V ( Línea 4, Metro de Guangzhou , Línea 5 , Metro de Guangzhou , Línea 3, Metro de Shenzhen ), y se utiliza corriente continua (CC). [ cita necesaria ] Los trenes de algunas líneas o redes utilizan ambos modos de suministro de energía (consulte § Sistemas mixtos a continuación).
Todos los sistemas de tercer carril en todo el mundo se alimentan con suministros de CC. Algunas de las razones de esto son históricas. Los primeros motores de tracción eran motores de CC y el equipo rectificador disponible en ese momento era grande, costoso y poco práctico de instalar a bordo de los trenes. Además, la transmisión de las corrientes relativamente altas requeridas da como resultado mayores pérdidas con CA que con CC. [11] Las subestaciones para un sistema de CC tendrán que estar (normalmente) a unos 2 kilómetros (1,2 millas) de distancia, aunque el espaciado real depende de la capacidad de carga, la velocidad máxima y la frecuencia del servicio de la línea.
Un método para reducir las pérdidas de corriente (y así aumentar la separación entre alimentadores/subestaciones, un coste importante en la electrificación del tercer carril) es utilizar un carril conductor compuesto de diseño híbrido de aluminio/acero. El aluminio es un mejor conductor de la electricidad y una superficie de rodadura de acero inoxidable proporciona un mejor desgaste.
Hay varias formas de unir el acero inoxidable al aluminio. El más antiguo es el método de coextrusión, en el que el acero inoxidable se extruye con el aluminio. Este método ha sufrido, en casos aislados, delaminación (donde el acero inoxidable se separa del aluminio); Se dice que esto se ha eliminado en los últimos rieles coextruidos. Un segundo método es un núcleo de aluminio, sobre el cual se colocan dos secciones de acero inoxidable a modo de tapa y se sueldan linealmente a lo largo de la línea central del riel. Debido a que el aluminio tiene un coeficiente de expansión térmica más alto que el acero, el aluminio y el acero deben estar bloqueados positivamente para proporcionar una buena interfaz de recolección de corriente. Un tercer método remacha tiras de bus de aluminio al alma del carril de acero.
Al igual que con los cables aéreos, la corriente de retorno generalmente fluye a través de uno o ambos rieles y las fugas a tierra no se consideran graves. Cuando los trenes circulan con neumáticos de goma, como en partes del Metro de Lyon , el Metro de París , el Metro de la Ciudad de México , el Metro de Santiago , el Metro Municipal de Sapporo , y en todo el Metro de Montreal y algunos sistemas de tránsito automatizados (por ejemplo, la Línea Astram ), un Se debe proporcionar un carril vivo para alimentar la corriente. El retorno se realiza a través de los carriles de la vía convencional entre estas barras guía ( ver metro sobre neumáticos ).
Algunos sistemas de ruedas de acero utilizan otro diseño, con un tercer riel (alimentación de corriente, fuera de los rieles de rodadura) y un cuarto riel (retorno de corriente, a medio camino entre los rieles de rodadura); ver cuarto carril . El metro de Londres es el más grande de ellos (ver electrificación ferroviaria en Gran Bretaña ). La razón principal para utilizar el cuarto carril para conducir la corriente de retorno es evitar que esta corriente fluya a través de los revestimientos metálicos originales del túnel, que nunca fueron destinados a transportar corriente y que sufrirían corrosión electrolítica si tales corrientes fluyeran por ellos.
Otro sistema de cuatro carriles es la línea M1 del Metro de Milán , donde la corriente es aspirada por una barra plana lateral con contacto lateral, con retorno a través de un carril central con contacto superior. A lo largo de algunos tramos de la parte norte de la línea también se dispone una línea aérea , para permitir el acceso de los trenes de la línea M2 (que utilizan pantógrafos y mayor tensión, y no tienen zapatas de contacto) a un depósito ubicado en la línea M1. En los depósitos, los trenes de la línea M1 utilizan pantógrafos por razones de seguridad, y la transición se realiza cerca de los depósitos lejos de las vías de ingresos.
La electrificación del tercer carril es menos molesta visualmente que la electrificación aérea . [12]
Varios sistemas utilizan un tercer carril para parte de la ruta y otra fuerza motriz, como catenaria aérea o energía diésel, para el resto. Estos pueden existir debido a la conexión de ferrocarriles de propiedad independiente que utilizan diferentes sistemas motrices, ordenanzas locales u otras razones históricas.
Varios tipos de trenes británicos han podido operar tanto en sistemas aéreos como en sistemas de tercer carril, incluidos British Rail Class 313 , 319 , 325 , 350 , 365 , 375/6 , 377/2 , 377/5 , 377/7 , 378. /2 , 387 , 373 , 395 , 700 y 717 EMU, así como locomotoras Clase 92 .
Network Rail afirma gestionar la red de tercer ferrocarril más grande del mundo. [13]
En la región sur de British Rail, los patios de carga tenían [ ¿cuándo? ] cables aéreos para evitar los riesgos de electrocución de un tercer carril. [14] Las locomotoras estaban equipadas con pantógrafo y zapatas recogedoras.
La Clase 373 utilizada para los servicios ferroviarios internacionales de alta velocidad operados por Eurostar a través del Túnel del Canal de la Mancha discurre por cables aéreos a 25 kV CA durante la mayor parte de su recorrido, con tramos de 3 kV CC en las líneas belgas entre el tramo belga de alta velocidad y Bruselas. Estación Midi o 1,5 kV CC en las líneas ferroviarias del sur de Francia para servicios estacionales. Tal como se entregaron originalmente, las unidades de la Clase 373 estaban equipadas adicionalmente con zapatos colectores de 750 V CC , diseñados para el viaje en Londres a través de las líneas suburbanas hasta Waterloo . Se realizó un cambio entre el tercer carril y la recogida aérea mientras se circulaba a gran velocidad, inicialmente en Continental Junction cerca de Folkestone, y más tarde en Fawkham Junction después de la apertura de la primera sección del enlace ferroviario del Túnel del Canal de la Mancha . Entre la estación de tren Kensington Olympia y la estación del Polo Norte , fueron necesarios más cambios.
El sistema de doble voltaje causó algunos problemas. No retraer las zapatas al entrar en Francia provocó graves daños al equipo de la vía, lo que provocó que SNCF instalara un par de bloques de hormigón en el extremo de Calais de ambos túneles para romper las zapatas del tercer carril si no se habían retraído. Se produjo un accidente en el Reino Unido cuando un conductor de Eurostar no pudo retraer el pantógrafo antes de ingresar al sistema del tercer carril, dañando un pórtico de señales y el pantógrafo.
El 14 de noviembre de 2007, las operaciones de pasajeros de Eurostar se transfirieron a la estación de tren de St Pancras y las operaciones de mantenimiento al depósito de Temple Mills , lo que hizo que el equipo de recogida del tercer carril de 750 V CC fuera redundante y se retiraron las zapatas del tercer carril. Los propios trenes ya no están equipados con un velocímetro capaz de medir la velocidad en millas por hora (la indicación que solía cambiar automáticamente cuando se desplegaban las zapatas colectoras).
En 2009, Southeastern comenzó a operar servicios nacionales sobre la vía de alta velocidad 1 desde St Pancras utilizando sus nuevas EMU Clase 395 . Estos servicios operan en la línea de alta velocidad hasta Ebbsfleet International o Ashford International , antes de transferirse a las líneas principales para dar servicio al norte y al centro de Kent. En consecuencia, estos trenes están habilitados para doble voltaje, ya que la mayoría de las rutas por las que circulan están electrificadas con tercer carril.
En Londres, la línea North London Line cambia del tercer carril a la electrificación aérea entre Richmond y Stratford en Acton Central . Originalmente, toda la ruta utilizaba el tercer carril, pero varios problemas técnicos de puesta a tierra eléctrica, además del hecho de que ya hay cables eléctricos aéreos en parte de la ruta para servicios de carga y regionales Eurostar , llevaron al cambio. [ cita necesaria ]
También en Londres, la West London Line cambia el suministro de energía entre Shepherd's Bush y Willesden Junction , donde se encuentra con la North London Line. Al sur del punto de cambio, el WLL está electrificado con el tercer carril, al norte está electrificado .
El servicio Thameslink que cruza la ciudad circula por la tercera red ferroviaria de la Región Sur desde Farringdon hacia el sur y por una línea aérea hacia el norte hasta Bedford , Cambridge y Peterborough . El cambio se realiza mientras está parado en Farringdon en dirección sur y en City Thameslink en dirección norte.
En las rutas de servicio suburbano de Moorgate a Hertford y Welwyn, las secciones de la línea principal de la costa este son de 25 kV CA, con un cambio al tercer carril realizado en la estación de tren de Drayton Park . Todavía se utiliza un tercer carril en la sección del túnel de la ruta, porque el tamaño de los túneles que conducen a la estación Moorgate era demasiado pequeño para permitir la electrificación aérea.
La línea North Downs no está electrificada en aquellas partes de la línea donde el servicio North Downs tiene uso exclusivo.
Las partes electrificadas de la línea son:
.jpg/1280px-Demey_station,_looking_West_from_the_Herrmann-Debroux_bound_platform_(Auderghem,_Belgium).jpg)
El Metro de Bruselas utiliza un sistema de tercer carril de 900 V CC, colocado lateralmente, con contacto mediante una zapata que pasa por debajo del carril eléctrico y que tiene una capa aislante en la parte superior y en los laterales.
El metro de Helsinki utiliza un sistema de tercer carril de 750 V CC. [15] El tramo de Vuosaari al puerto de Vuosaari no está electrificado, ya que su único objetivo es conectar con la red ferroviaria finlandesa, cuyo ancho de vía sólo difiere en un par de milímetros del del metro. La ruta ha sido utilizada anteriormente por locomotoras de maniobras diésel que trasladaban nuevos trenes de metro al tramo electrificado de la línea.
El nuevo tranvía de Burdeos (Francia) utiliza un novedoso sistema con un tercer carril en el centro de la vía. El tercer carril está separado en 10 m (32 pies 9+conductor de 3 ⁄ 4 pulg. de largo y3 m (9 pies 10+ Segmentos de aislamiento de 1 ⁄ 8 pulg. de largo. Cada segmento conductor está conectado a un circuito electrónico que activará el segmento una vez que esté completamente debajo del tranvía (activado por una señal codificada enviada por el tren) y lo apagará antes de que vuelva a quedar expuesto. Este sistema (llamado Alimentation par Sol (APS), que significa "suministro de corriente por tierra") se utiliza en varios lugares de la ciudad, pero especialmente en el centro histórico: en otros lugares los tranvías utilizan las líneas aéreas convencionales (ver también suministro de energía a nivel del suelo ). En el verano de 2006 se anunció que dos nuevos sistemas de tranvías franceses utilizarían APS en parte de sus redes. Serán Angers y Reims , y se espera que ambos sistemas abran sus puertas alrededor de 2009-2010. [ necesita actualización ]
El ferrocarril francés Culoz-Modane se electrificó con un tercer carril de 1500 V CC, que luego se convirtió en cables aéreos del mismo voltaje. Las estaciones tuvieron cables aéreos desde el principio.
El ramal francés que comunica Chamonix y la región del Mont Blanc ( de Saint-Gervais-le-Fayet a Vallorcine ) es de tercer carril (contacto superior) y de vía métrica. Continúa en Suiza, en parte con el mismo sistema de tercer carril y en parte con una línea aérea.
La línea del Tren Amarillo de 63 km de longitud en los Pirineos también cuenta con un tercer carril.
Muchas líneas suburbanas que salían de la estación Paris Saint Lazare utilizaban alimentación por tercer carril (contacto inferior).
Para mitigar los costes de inversión, al Metro de Rotterdam , básicamente un sistema impulsado por un tercer carril, se le han dotado algunos ramales periféricos construidos sobre vías de superficie como tren ligero (llamado sneltram en holandés), con numerosos pasos a nivel protegidos con barreras y barreras de tráfico. luces. Estas ramas tienen cables aéreos. El proyecto RandstadRail también requiere que los trenes del Metro de Rotterdam circulen bajo cables a lo largo de las antiguas vías principales hacia La Haya y Hoek van Holland.
De manera similar, en Ámsterdam, una ruta de sneltram pasó por las vías del metro y pasó a la superficie en los suburbios, donde compartió vías con los tranvías estándar. En Ámsterdam , el tren ligero Sneltram utiliza un tercer carril y cambia a cables aéreos cuando pasa al tranvía tradicional compartido con los tranvías de Ámsterdam . La línea 51 a Amstelveen ofrecía servicio de metro entre Amsterdam Centraal y la estación Zuid. En Amsterdam Zuid se pasó del tercer carril al pantógrafo y a los cables de catenaria . Desde allí hasta Amstelveen Centrum compartió sus vías con la línea 5 del tranvía. Los vehículos de tren ligero de esta línea eran capaces de utilizar tanto 600 V CC como 750 V CC. En marzo de 2019, esta línea de metro quedó fuera de servicio, en parte debido a problemas relacionados con el cambio entre el tercer carril y los cables aéreos. Su línea número 51 ha sido asignada a una nueva línea de metro que recorre parcialmente la misma ruta desde la estación central de trenes de Ámsterdam hasta la estación Zuid y luego sigue la misma ruta que la línea 50 del metro hasta la estación de trenes Sloterdijk de Ámsterdam .
En todos los metros de los países postsoviéticos , el carril de contacto se fabrica con el mismo estándar. [ cita necesaria ]
En la ciudad de Nueva York, la línea New Haven de Metro-North Railroad opera trenes eléctricos desde Grand Central Terminal que utilizan el tercer carril en el antiguo Ferrocarril Central de Nueva York , pero cambian a líneas aéreas en Pelham para operar en el antiguo New York, New York. Ferrocarril de Haven y Hartford . El cambio se realiza "sobre la marcha" (a velocidad) y se controla desde la posición del ingeniero.
Las dos principales estaciones de la ciudad de Nueva York, Grand Central y Pennsylvania Station , no permiten que locomotoras diésel circulen en sus túneles debido al peligro para la salud que representan los gases de escape. Como tal, el servicio diésel en Metro-North, Long Island Rail Road y Amtrak utiliza locomotoras electrodiésel/de modo dual (la P32AC-DM y la DM30AC ) que pueden hacer uso de la energía del tercer carril en las estaciones. y enfoques. Cuando funcionan en el tercer carril, estas locomotoras son menos potentes, por lo que en vías al aire libre (sin túneles) los motores normalmente funcionan en modo diésel, incluso cuando hay energía del tercer carril disponible. [ cita necesaria ] New Jersey Transit también utiliza locomotoras de modo dual ALP-45DP para operar en Penn Station junto con su flota eléctrica normal. Sin embargo, sus locomotoras de modo dual utilizan la fuente de alimentación aérea, ya que está disponible en otras partes de gran parte de su red. [dieciséis]
En la ciudad de Nueva York (en la mayor parte de la isla de Manhattan ) y en Washington, DC, las ordenanzas locales alguna vez exigieron que los tranvías electrificados tomaran corriente de un tercer riel y la devolvieran a un cuarto riel, ambos instalados en una bóveda continua debajo del calle y se accedía a través de un colector que pasaba por una ranura entre los carriles de rodadura. Cuando los tranvías de estos sistemas entraban en territorios donde se permitían las líneas aéreas, se detenían sobre un foso donde un hombre separaba el recolector ( arado ) y el maquinista colocaba un poste del trole en el techo. En los EE. UU., todos estos sistemas alimentados por conductos han sido descontinuados y reemplazados o abandonados por completo. [ cita necesaria ]
Algunas secciones del antiguo sistema de tranvía de Londres también utilizaban el sistema de recogida de corriente por conductos , también con algunos tranvías que podían recoger energía tanto de fuentes aéreas como subterráneas.
La Línea Azul de la MBTA de Boston utiliza electrificación del tercer carril desde el inicio de la línea en el centro hasta la estación del aeropuerto , donde cambia a catenaria aérea durante el resto de la línea hasta la estación Wonderland . La sección más exterior de la Línea Azul corre muy cerca del Océano Atlántico , y existía preocupación por la posible acumulación de nieve y hielo en un tercer carril tan cerca del agua. La catenaria aérea no se utiliza en la sección subterránea debido a los estrechos espacios libres en el túnel de 1904 bajo el puerto de Boston. Los vagones de tránsito rápido Hawker Siddeley 01200 de la Línea Naranja de MBTA (esencialmente una versión más larga de los 0600 de la Línea Azul) recientemente [ ¿cuándo? a ] se les quitaron los puntos de montaje del pantógrafo durante un programa de mantenimiento; Estos soportes se habrían utilizado para pantógrafos que se habrían instalado si la Línea Naranja se hubiera extendido al norte de su terminal actual.
El método de suministro de energía dual también se utilizó en algunos ferrocarriles interurbanos de EE. UU . que utilizaban un tercer carril más nuevo en áreas suburbanas y la infraestructura de tranvía aéreo existente para llegar al centro, por ejemplo, el Skokie Swift en Chicago.
Un ferrocarril se puede electrificar con una catenaria y un tercer carril al mismo tiempo. Este fue el caso, por ejemplo, del S-Bahn de Hamburgo entre 1940 y 1955. Un ejemplo moderno es la estación de tren Birkenwerder, cerca de Berlín, que tiene terceros carriles a ambos lados y cables aéreos. La mayor parte del complejo Penn Station en la ciudad de Nueva York también está electrificado con ambos sistemas. [ cita necesaria ]
Algunos voltajes altos del tercer carril (1000 voltios y más) incluyen:
En la Alemania nazi , un sistema ferroviario con una vía de 3.000 mm ( 9 pies 10+Se planeó un ancho de vía de 1 ⁄ 8 pulgadasPara este sistema ferroviario de Breitspurbahn , se consideró la electrificación con un voltaje de 100 kV tomado de un tercer carril, para evitar daños a los cables aéreos por los cañones antiaéreos de gran tamaño montados en los carriles. Sin embargo, un sistema de energía de este tipo no habría funcionado ya que no es posible aislar un tercer riel para voltajes tan altos en las proximidades de los rieles. Todo el proyecto no avanzó más debido al inicio de la Segunda Guerra Mundial.
Los sistemas de electrificación del tercer carril son, además de las baterías a bordo, el medio más antiguo para suministrar energía eléctrica a los trenes que circulan por sus propios corredores, especialmente en las ciudades. Inicialmente, la alimentación eléctrica aérea se utilizaba casi exclusivamente en vías férreas tipo tranvía, aunque también apareció lentamente en los sistemas principales.
La empresa alemana Siemens & Halske desarrolló un tren eléctrico experimental que utiliza este método de suministro de energía y se mostró en la Exposición Industrial de Berlín de 1879 , con su tercer carril entre los carriles en circulación. Algunos de los primeros ferrocarriles eléctricos utilizaban los rieles como conductor de corriente, como en el caso del Volk's Electric Railway, inaugurado en 1883 en Brighton. En 1886 se le añadió una línea eléctrica adicional y todavía está en funcionamiento. Siguió el tranvía Giant's Causeway , equipado con un tercer carril exterior elevado en 1883, que luego se convirtió en cable aéreo. El primer ferrocarril que utilizó el tercer carril central fue el Bessbrook and Newry Tramway en Irlanda, inaugurado en 1885 pero ahora, al igual que la línea Giant's Causeway, cerrado.
También en la década de 1880 se empezaron a utilizar sistemas de tercer carril en el transporte público urbano . Los tranvías fueron los primeros en beneficiarse de ello: utilizaban conductores en conductos debajo de la superficie de la carretera (ver Colección de corriente de conductos ), generalmente en partes seleccionadas de las redes. Esto se intentó por primera vez en Cleveland (1884) y en Denver (1885) y luego se extendió a muchas grandes redes de tranvías (por ejemplo, Nueva York; Chicago; Washington, DC; Londres; París, todas ellas cerradas) y Berlín (la tercera). El sistema ferroviario de la ciudad fue abandonado a principios del siglo XX después de fuertes nevadas.) El sistema se probó en el balneario de Blackpool , Reino Unido, pero pronto se abandonó cuando se encontró que arena y agua salada entraban en el conducto y causaban averías, y allí Fue un problema con la caída de voltaje . En algunos tramos de la vía del tranvía todavía se ven los carriles ranurados.
Un tercer carril suministró energía al primer ferrocarril subterráneo eléctrico del mundo, el City & South London Railway , inaugurado en 1890 (ahora parte de la línea Norte del metro de Londres). En 1893, se inauguró en Gran Bretaña el segundo ferrocarril urbano propulsado por un tercer carril del mundo, el Liverpool Overhead Railway (cerrado en 1956 y desmantelado). El primer ferrocarril urbano estadounidense impulsado por un tercer carril en uso comercial fue el Metropolitan West Side Elevated de 1895 , que pronto pasó a formar parte de la 'L' de Chicago . En 1901, Granville Woods , un destacado inventor afroamericano, obtuvo la patente estadounidense 687.098 , que cubría varias propuestas de mejora para los sistemas de tercer carril. Se ha citado a este para afirmar que inventó el sistema de distribución actual del tercer carril. Sin embargo, en ese momento había muchas otras patentes para sistemas electrificados de tercer riel, incluida la patente estadounidense 263.132 de 1882 de Thomas Edison , y los terceros rieles se habían utilizado con éxito durante más de una década, en instalaciones que incluían el resto de Chicago. elevados', así como los utilizados en Brooklyn Rapid Transit Company , sin mencionar el desarrollo fuera de los EE. UU.
En París , un tercer carril apareció en 1900 en el túnel principal que conecta la Gare d'Orsay con el resto de la red del CF París-Orléans. Posteriormente, la electrificación del tercer carril de la línea principal se amplió a algunos servicios suburbanos.
El sistema de transporte Woodford se utilizó en tranvías industriales , concretamente en canteras y minas a cielo abierto en las primeras décadas del siglo XX. Este utilizaba un tercer carril central de 250 voltios para alimentar vagones volquete laterales autopropulsados por control remoto . [19] [20] El sistema de control remoto funcionaba como un modelo de ferrocarril , con el tercer riel dividido en múltiples bloques que podían activarse, avanzar por inercia o frenar mediante interruptores en el centro de control.
El tercer carril de contacto superior o de gravedad parece ser la forma más antigua de recolección de energía. Los ferrocarriles pioneros en el uso de tipos de tercer carril menos peligrosos fueron el Ferrocarril Central de Nueva York en el acceso a la Terminal Grand Central de Nueva York (1907, otro caso de electrificación de la línea principal del tercer carril), la Línea Market-Frankford de Filadelfia (1907), y el Hochbahn de Hamburgo (1912) tenían cada uno un carril de contacto inferior, también conocido como sistema Wilgus-Sprague. [21] Sin embargo, la línea Manchester-Bury del ferrocarril Lancashire & Yorkshire probó el carril de contacto lateral en 1917. Estas tecnologías comenzaron a utilizarse más ampliamente sólo a finales de los años 1920 y en los años 1930, por ejemplo, en líneas de gran perfil del ferrocarril. U-Bahn de Berlín , el S-Bahn de Berlín y el Metro de Moscú . El S-Bahn de Hamburgo utiliza desde 1939 un tercer carril de contacto lateral con 1200 V CC.
En 1956 se inauguró la primera línea ferroviaria sobre neumáticos del mundo, la línea 11 del metro de París . El carril conductor evolucionó hasta convertirse en un par de carriles guía necesarios para mantener el bogie en la posición adecuada en el nuevo tipo de vía. Esta solución fue modificada en la línea Namboku de 1971 del metro de Sapporo , donde se utilizó un carril de guía/retorno colocado centralmente más un carril de potencia colocado lateralmente como en los ferrocarriles convencionales.
En 2004, la tecnología del tercer carril en las líneas de tranvía se incorporó al nuevo sistema de Burdeos (2004). Esta es una tecnología completamente nueva (ver más abajo).
Los sistemas de tercer carril no se consideran obsoletos. [ cita necesaria ] Sin embargo, hay países (particularmente Japón , Corea del Sur , España ) más ansiosos por adoptar cableado aéreo para sus ferrocarriles urbanos. Pero al mismo tiempo, se construyeron (y todavía se están construyendo) muchos nuevos sistemas de tercer carril en otros lugares, incluidos países tecnológicamente avanzados (por ejemplo, el Metro de Copenhague , el Metro de Taipei , el Metro de Wuhan ). Los ferrocarriles de propulsión inferior (puede ser demasiado específico utilizar el término tercer carril ) también se suelen utilizar con sistemas que tienen trenes con neumáticos de goma, ya sea un metro pesado (excepto otras dos líneas del metro de Sapporo ) o un tren de pasajeros de pequeña capacidad. motor (PM). Los nuevos sistemas ferroviarios electrificados tienden a utilizar energía aérea para sistemas regionales y de larga distancia. Los sistemas de tercer carril que utilizan voltajes más bajos que los sistemas aéreos todavía requieren muchos más puntos de suministro.
En 1906, los trenes eléctricos Lionel se convirtieron en los primeros modelos de trenes en utilizar un tercer carril para impulsar la locomotora. Lionel track utiliza un tercer riel en el centro, mientras que los dos rieles exteriores están conectados eléctricamente entre sí. Esto resolvió el problema que tienen los modelos de trenes de dos carriles cuando la vía está dispuesta para dar vuelta sobre sí misma, ya que normalmente esto provoca un cortocircuito. (Incluso si el circuito tuviera un espacio, la locomotora crearía un cortocircuito y se detendría al cruzar los espacios). Los trenes eléctricos Lionel también funcionan con corriente alterna. El uso de corriente alterna significa que una locomotora Lionel no se puede invertir cambiando la polaridad; en cambio, la locomotora secuencia entre varios estados (adelante, neutral, atrás, por ejemplo) cada vez que se arranca.
Los trenes de tres carriles de Märklin utilizan un impulso corto con un voltaje mayor que el utilizado para propulsar el tren, para invertir un relé dentro de la locomotora. La vía de Märklin no tiene un tercer carril propiamente dicho; en cambio, una serie de pasadores cortos proporcionan la corriente, absorbida por un largo "zapata" debajo del motor. Este zapato es lo suficientemente largo como para estar siempre en contacto con varios pines. Esto se conoce como sistema de contacto de pernos y tiene ciertas ventajas cuando se utiliza en sistemas de modelos de ferrocarriles al aire libre. El recogeesquís roza los tacos y, por tanto, se autolimpia. Cuando ambos carriles se utilizan para el retorno en paralelo, hay muchas menos posibilidades de que se interrumpa la corriente debido a la suciedad en la línea.
Muchos modelos de trenes actuales utilizan sólo dos rieles, generalmente asociados con sistemas de vía Z, N, HO o G. Por lo general, funcionan con corriente continua (CC), donde el voltaje y la polaridad de la corriente controlan la velocidad y la dirección del motor de CC en el tren. Una excepción cada vez mayor es el control de comando digital (DCC), donde se entrega CC bipolar a los rieles a un voltaje constante, junto con señales digitales que se decodifican dentro de la locomotora. El DC bipolar transporta información digital para indicar el comando y la locomotora que está siendo comandada, incluso cuando hay varias locomotoras presentes en la misma vía. El sistema Lionel O-Gauge antes mencionado sigue siendo popular hoy en día también con su implementación de energía de CA y tres vías.
Algunos modelos de ferrocarriles imitan de manera realista las configuraciones del tercer carril de sus homólogos de tamaño real, aunque casi todos no obtienen energía del tercer carril.
.jpg/1280px-Rechnoy_vokzal_(Novosibirsk).jpg)
