Un tren basculante es un tren que tiene un mecanismo que permite aumentar la velocidad en vías regulares . Cuando un tren (u otro vehículo) toma una curva a gran velocidad, los objetos dentro del tren experimentan una fuerza centrífuga . Esto puede hacer que los paquetes se deslicen o que los pasajeros sentados se sientan aplastados por el apoyabrazos exterior, y que los pasajeros de pie pierdan el equilibrio, o a velocidades tan excesivas, incluso podría hacer que 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 accionado por computadora ( inclinación activa ).
El primer diseño de vagón 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) en entrar en servicio comercial en 1968 en los EE. UU. y Canadá. Japón experimentó de manera similar, desde finales de la década de 1960, a través de la Serie 591 [1] que se convirtió en la exitosa serie Hitachi 381 , que ha estado en servicio desde 1973. En paralelo, Fiat Ferroviaria produjo el experimental Y 0160 en 1970, que evolucionaría en la familia Pendolino , en 1976, y operó en 11 países. Todos ellos tenían problemas en las curvas cortas, como las de los patios de maniobras, donde tendían a tambalearse. Además, debido a la forma en que los vagones siempre giraban hacia afuera, colocaban más peso en la parte exterior de la curva, lo que limitaba su mejora en la velocidad de paso por curva a aproximadamente el 20%.
A finales de los años 60, British Rail también comenzó a experimentar con su Advanced Passenger Train (APT), que fue pionero en el concepto de inclinación activa, junto con la señalización en la cabina, para permitir servicios ferroviarios de alta velocidad en vías convencionales. La familia APT utilizaba cilindros hidráulicos en la parte inferior de los vagones para inclinarlos, rotándolos alrededor de su punto central en lugar de oscilar hacia afuera. Esto tenía la ventaja de mantener el vagón centrado sobre los bogies, lo que reducía la carga sobre los raíles, y podía apagarse al navegar por los cambios de agujas. Debido a los largos retrasos políticos, el APT no comenzó las pruebas de servicio hasta 1979, entrando en servicio programado limitado en diciembre de 1981, y los medios describieron la prueba inicial como quince años tarde y el pasajero mareado ; los conjuntos solo entraron en operación comercial completa brevemente 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 pendular activo en entrar en servicio comercial completo, comenzando con Via Rail en 1981.
Los aviones y las bicicletas se inclinan hacia dentro al tomar una curva, pero los automóviles y los trenes no pueden hacerlo por sí solos. Los vehículos con centros de gravedad altos que pasan por curvas cerradas a alta velocidad pueden volcar. Para facilitar los giros, el borde exterior de una calzada de una autopista de alta velocidad o el riel exterior de un ferrocarril pueden inclinarse (elevarse) hacia arriba alrededor de la curva. La combinación de inclinación y fuerza centrífuga se combina para producir una aceleración efectiva que se produce a través del suelo, lo que reduce o elimina 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 un creciente deseo en los años 1960 y 1970 de construir redes ferroviarias de alta velocidad, surgió un problema: la cantidad de inclinación apropiada para trenes de alta velocidad sería demasiado inclinada para los trenes locales de pasajeros y mercancías de menor velocidad que compartían las líneas. [6] Los primeros esfuerzos de Japón en la década de 1960 en materia de trenes bala 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.
La empresa estatal de ferrocarriles española Renfe tomó un invento nacional, el Talgo , y lo desarrolló hasta convertirlo en un tren de alta velocidad fiable para un ferrocarril de baja densidad de tráfico. [9] British Rail invirtió mucho en tecnología de trenes pendulares para superar las limitaciones de una red ferroviaria ubicada en áreas edificadas con espacio limitado. [10] La italiana Trenitalia y los Ferrocarriles Nacionales de Japón han utilizado tecnología pendular para acelerar los trenes expresos en vías convencionales a través de terrenos montañosos. [11]
Los trenes inclinados están pensados para 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 inclinados "pasivos" que equilibraban exactamente la fuerza hacia afuera. El efecto se podía sentir a máxima velocidad e inclinación, cuando la combinación de la vista exterior inclinada y la falta de la fuerza lateral correspondiente puede ser desconcertante para los pasajeros, como si se tratara de una " atracción 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 es iniciada por 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 utilizando un sensor en la parte delantera del tren o utilizando balizas de parada automática del tren . El ligero retraso en la reacción a esta información conduce a un corto período de fuerza lateral mientras los vagones reaccionan. Se descubrió que cuando los vagones se inclinan justo al comienzo de las curvas en lugar de mientras están haciendo los giros, no hay 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 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 al utilizar computadoras a bordo para limitar la inclinación, iniciada mediante inercia (como en la inclinación pasiva tradicional). [15] Se utilizan balizas automáticas de parada de trenes para informar a las computadoras sobre la ubicación precisa de estos trenes y limitar la inclinación natural a los ángulos especificados por los datos de la vía.
Un tren pendular de alta velocidad es un tren pendular que opera a alta velocidad, generalmente 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. [16]
Los trenes pendulares que funcionan 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 de línea más bajas (≤ 230 km/h (143 mph)); los trenes inclinados más nuevos pueden mantener velocidades más altas en ellas. Por ejemplo, el Shinkansen japonés de la serie N700 puede inclinarse hasta un grado en el Tōkaidō Shinkansen , lo que permite que los trenes mantengan 270 km/h (168 mph) incluso en curvas de radio de 2500 m (8200 pies) que anteriormente tenían una velocidad máxima de 255 km/h (158 mph). [22] [23]
Muchos trenes de alta velocidad están diseñados para circular por líneas de alta velocidad construidas específicamente para ese fin y luego continuar su recorrido por líneas antiguas, modernizadas o no. Cuando las líneas antiguas lo justifican, un tren pendular puede circular a velocidades más altas en estas últimas, incluso si están por debajo del umbral normal de 200 km/h (124 mph), mientras que en las líneas de alta velocidad circula a 250 km/h (155 mph) o más, normalmente con la inclinación desactivada.
El primer concepto experimental de tren basculante fueron los vagones de "silla" con suspensión de péndulo diseñados por la Pacific Railway Equipment Company. El primer prototipo, con un sistema de bogies articulados, se construyó en 1937 y se probó en el ferrocarril Atchison, Topeka y Santa Fe ese año. La empresa construyó otros tres modelos de preproducción en 1939, utilizando bogies longitudinales más convencionales, y estos se utilizaron en el San Diego , entre otros. Montado sobre resortes altos, el vagón se inclinaba hacia adentro en las curvas para contrarrestar la deficiencia de peralte con la fuerza centrífuga inducida. El inicio de la Segunda Guerra Mundial impidió cualquier pedido inmediato, y el concepto no se revivió en la era de 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 coches.
La empresa española Talgo había introducido el primer sistema de bogies compartidos que tuvo un gran éxito, lo que permitía conectar los vagones de extremo a extremo utilizando un único bogie en lugar de que cada vagón tuviera sus propios bogies en cada extremo. Este diseño ahorra peso y puede reducir el desgaste de los raíles. [ cita requerida ]
A principios de la década de 1950, la empresa de ferrocarriles españoles Renfe experimentó con vagones de pasajeros que combinaban el bogie Talgo con un nuevo sistema pasivo de inclinación. [9] Este sistema utilizaba un gran bastidor en forma de 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 sujetaban los vagones, y un sistema de muelles y amortiguación para suavizar su movimiento. Debido a que los vagones estaban conectados en este punto alto, podían oscilar hacia ambos lados alrededor del eje del cojinete, y esto hacía que se balancearan naturalmente hacia afuera en las curvas. [ cita requerida ]
La primera prueba de un Talgo en los Estados Unidos fue la de John Quincy Adams con Fairbanks-Morse P-12-42, que probó el New York, New Haven & Hartford Railroad en 1957-1958. [24] Debido a problemas técnicos y a la precaria situación financiera del ferrocarril de New Haven, el tren fue almacenado. La idea captó el interés de Chesapeake & Ohio Railway , que comenzó a desarrollar lo que se convertiría en el UAC TurboTrain utilizando el mismo sistema. El TurboTrain entró en servicio en los EE. UU. y Canadá en 1968.
El primer diseño exitoso de tren pendular 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 requerida ]
La primera aplicación comercial completa de los trenes pendulares pasivos apareció a principios de los años 1980 con el Talgo Pendular . [25] Talgo se encuentra actualmente en su 21.ª 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 América del Norte, Amtrak utiliza trenes Talgo en su servicio Cascades en el noroeste. [26]
Las primeras series pendulares de Talgo fueron las "pendulares" a partir de la serie 400. [ cita requerida ]
El primer tren pendular que entró en servicio regular en Norteamérica fue el UAC TurboTrain , utilizado por Canadian National en 1968. [27] Algunas figuras [ ¿quiénes? ] lo han considerado como el primer tren pendular en servicio en el mundo. [ cita requerida ] Proveía 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 pruebas canadienses. [28] [29] Los TurboTrains también fueron operados por Amtrak 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 requerida ]
En Italia, los estudios para un tren basculante comenzaron a mediados de la década de 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 automotor (autopropulsado) derivado del ALn 668 , el automóvil diésel ALn 668 1999, provisto de asientos basculantes para probar los efectos de las tecnologías de inclinación activa. El primer prototipo funcional que utilizó una carrocería basculante fue el ETR Y 0160, un automóvil eléctrico lanzado por FIAT en 1969. Este fue el primero en ser bautizado como Pendolino . [ cita requerida ]
Este diseño dio lugar a la construcción de un tren eléctrico completo en 1975, el ETR 401 , construido en dos unidades por FIAT. Una de ellas se puso en servicio público el 2 de julio de 1976 en la línea Roma- Ancona (posteriormente ampliada a 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 se interrumpió temporalmente, ya que el servicio se suspendió en 1983. El tren se utilizó en campañas de demostración a países extranjeros como Alemania, Suiza, Checoslovaquia y Yugoslavia. Una segunda unidad se construyó para el servicio en las líneas españolas de ancho ancho de Renfe en 1977, bajo el sobrenombre de Platanito. El servicio no duró mucho, porque problemas con las vías en español hicieron que Platanito fuera de poca utilidad. [ cita requerida ]
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 el ETR 401 con sistemas electrónicos, que condujo a la introducción del ligeramente más avanzado ETR 450 , el primer Pendolino en entrar en servicio regular en el mundo. Caracterizado por una configuración de 8 coches y una inclinación máxima reducida a 8° desde los 10° del ETR 401, por razones de seguridad y comodidad, el ETR 450 podía recorrer la línea Roma-Milán en menos de cuatro horas, a velocidades de hasta 250 km/h (160 mph). El número de pasajeros aumentó de 220.000 en 1988 a 2,2 millones en 1993. [ cita requerida ]
En 1989, las antiguas tecnologías y conceptos de algunas partes del 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 comenzó a prestar servicio en 1996. Aunque plagado de problemas técnicos, el ETR 460 introdujo varias innovaciones, como motores asíncronos de corriente alterna más potentes. Los pistones que accionaban la acción de inclinación se colocaron en el bogie en lugar de en los laterales de la caja: esto permitió la reorganización de los vestíbulos y las áreas del habitáculo de pasajeros, mejorando el confort. La conexión bogie-caja es extremadamente simple y fácil de construir, con ventajas de mantenimiento. [ cita requerida ]
El ETR 460 mantiene la carga por eje a un nivel extremadamente bajo (14,5 toneladas/eje), lo que permite al tren negociar curvas hasta un 35% más rápido que los trenes Intercity convencionales (locomotora más vagones). [ cita requerida ] 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, al mismo tiempo que respeta plenamente los más altos estándares de seguridad, y permite la mejor explotación del espacio con diferentes gálibos de carga. [ cita requerida ]
La ETR 460 se construyó en tan solo 10 unidades. Entre las versiones mejoradas se encuentran la ETR 470 para la compañía italo-suiza Cisalpino, [32] la ETR 460 Francia, posteriormente denominada ETR 463, utilizada por FS en la ruta Milán Lione, y la ETR 480 , utilizada por Trenitalia en las líneas de alta velocidad italianas alimentadas por corriente alterna. Se construyeron un total de 34 EMU de la serie ETR 460/470/480 para FS. [ cita requerida ]
El desarrollo de la tecnología Pendolino continuó en las fábricas italianas de Alstom y la siguiente generación, el Nuevo Pendolino , fue entregada 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 inclinación activa en los trenes de pasajeros. [ cita requerida ] La tecnología que todavía se utiliza hoy en día es casi la misma desarrollada por Fiat Ferroviaria en los años 1960 y 1970.
La versión británica del Pendolino, la British Rail Class 390 , es un tren eléctrico pendular de 225 km/h (140 mph) operado por Avanti West Coast . [19] Circula por la West Coast Main Line ( de London Euston a Glasgow Central , Liverpool Lime Street y Manchester Piccadilly ). Las Class 390 comenzaron a operar en 2001 y solo una de ellas sufrió un descarrilamiento importante. [35] Debido a las restricciones de señalización, las Class 390 están limitadas a 201 km/h (125 mph) en servicio regular. [36]
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Japón fue uno de los primeros en adoptar los trenes pendulares y continúa utilizándolos en muchos servicios expresos. Debido a la naturaleza lenta y sinuosa de su red de vía estrecha y velocidad convencional , los trenes pendulares se introdujeron como una forma de acelerar los servicios en sus congestionadas líneas principales. El ferrocarril eléctrico interurbano Odakyu comenzó los primeros experimentos de Japón en tecnología pendular en la década de 1960 al instalar 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 serie experimental 591 EMU con servicios expresos comerciales en líneas de montaña en mente. La serie 381 fue la primera EMU pendular comercial en Asia, entrando en servicio en 1973 en los servicios expresos limitados Shinano que operaban en la montañosa línea principal Chūō . Los conjuntos permanecieron en funcionamiento hasta junio de 2024, cuando los últimos trenes programados regularmente terminaron en el servicio Yakumo . [15]
Durante los últimos años de los Ferrocarriles Nacionales Japoneses , la experimentación 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 ralentiza) por computadoras a través de una suspensión activa mecánica- 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] Con los problemas de náuseas en el viaje y el desgaste de las vías aliviados, los beneficios de los trenes inclinados en el montañoso sistema ferroviario de ancho de vía del Cabo (1.067 mm) del país pronto se hicieron evidentes y desde entonces estos trenes inclinados 'semiactivos' han tenido un uso generalizado en trenes expresos limitados en todo el archipiélago. Entre los ejemplos diésel y eléctricos especialmente conocidos de esta generación de trenes pendulares se 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 la serie 885 de JR Kyushu . [ cita requerida ]
Esta generación de diseños ha tenido cierta popularidad en el extranjero: la serie 8000 sirve como base del tren eléctrico inclinado 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 EMU inclinada de la serie TEMU1000 de Taiwán para los servicios de Taroko Express , [39] y algunas variantes no inclinadas, incluidas la British Rail Class 395 y la British Rail Class 801. [ 40]
Los desarrollos posteriores en suspensión activa neumática -basados en la DB Clase 403 (1973) construida 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 inclinable 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 un mayor confort de marcha, un menor desgaste de las vías y velocidades ligeramente más altas que llevaron a una mayor frecuencia. La simplicidad de esta tecnología hizo posible que los operadores privados más pequeños introdujeran trenes inclinados, como la serie Odakyu 50000 VSE , un lujoso tren expreso turístico con suspensión activa introducido no para aumentar las velocidades sino para mejorar el confort de marcha; y lo suficientemente barata como para ser aplicada a trenes 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 tecnología de inclinación en trenes de cercanías "estilo metro" hasta la fecha. [ cita requerida ]
En 1967, la Deutsche Bundesbahn comenzó a realizar pruebas con trenes basculantes en Alemania con su Serie 634 , cuando algunas unidades de la Serie 624 fueron equipadas con sistemas de inclinación pasivos. Como los pasajeros sufrían mareos, se desactivó la tecnología de inclinación y, posteriormente, se eliminó. Las pruebas continuaron con los prototipos de las siguientes unidades de la Serie 614 , pero debido a los resultados nuevamente insatisfactorios, los modelos de serie se entregaron sin sistema de inclinación. [ cita requerida ]
Otro de los primeros trenes con tecnología basculante fue el EMU de alta velocidad Clase 403 de la Deutsche Bundesbahn (hoy este número lo utiliza ICE 3 ). Después de sus servicios InterCity hasta 1979, también se utilizó para traslados al aeropuerto entre Düsseldorf y Frankfurt (véase 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 basculante se desactivó porque muchos pasajeros sufrieron mareos porque el punto de giro estaba demasiado bajo. [ cita requerida ]
El siguiente intento se realizó 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 funcionamiento. A los conjuntos de la Clase 610 les siguió la Clase 611 , que básicamente se construyó para el mismo propósito (tráfico regional rápido con hasta 160 km/h (99 mph) en líneas sinuosas no electrificadas). El sistema de inclinación de la 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 sistema de inclinación recientemente desarrollado como con el chasis y los ejes, y se consideró que no tuvo éxito. El sistema de inclinación estuvo fuera de servicio hasta 2006, cuando los ejes endurecidos y las actualizaciones del sistema resolvieron los problemas. En vista de estos problemas, DB ordenó una reingeniería completa, que dio como resultado el desarrollo de la Clase 612. A partir de 1998, DB puso en servicio un total de 192 unidades. El sistema de inclinación demostró ser confiable. En 2004, se detectaron grietas en varios juegos de ruedas, y nuevamente hubo que reemplazar ruedas y ejes. Hoy, la Clase 612 ha vuelto a operar con inclinación y constituye la columna vertebral del servicio regional rápido de DB en líneas no electrificadas. Se vendieron unidades adicionales a Croacia , donde se utilizan para servicios interurbanos. [ cita requerida ]
En 1999, DB pudo utilizar la tecnología pendular para sus servicios InterCityExpress , cuando se puso en servicio un tren pendular eléctrico de alta velocidad con las series 411 y 415. Mientras que las series 401 a 403 (sin tecnología pendular) debían cubrir las líneas de alta velocidad de nueva construcción o modernizadas a una velocidad de hasta 300 km/h (186 mph) (ICE 3 Serie 403), las series 411 y 415 con una velocidad máxima de 230 km/h (143 mph) fueron diseñadas para las líneas principales más antiguas y sinuosas. Hasta ahora se han construido un total de 60 series 411 y 11 series 415 (versión más corta). Ambas series funcionaron de manera fiable hasta finales de 2008, cuando se detectaron grietas en un eje durante una inspección de rutina. [45] El mecanismo de inclinación estuvo apagado el 23 de octubre de 2008, [46] y los intervalos de mantenimiento se redujeron drásticamente, lo que provocó importantes interrupciones del servicio. [47]
Gran parte de la disposición técnica se deriva del ICE 3. La ÖBB de Austria ha adquirido tres unidades en 2007, operándolas conjuntamente con DB para servicios de Alemania a Austria. Aunque DB asignó el nombre ICE-T a la clase 411/415, la T originalmente no significaba "vagón basculante" , sino "Triebwagen" (vehículo autopropulsado), ya que el departamento de marketing de DB consideró en un principio que la velocidad máxima era demasiado baja para asignarle la marca InterCityExpress y, por lo tanto, planeó referirse a esta clase como IC-T (InterCity-Triebwagen). [ cita requerida ]
La adaptación de los trenes de la serie 411/415 para el servicio diésel no tuvo demasiado éxito. En 2001 se pusieron en servicio un total de 20 unidades para la línea Dresde - Múnich , pero estas unidades de la serie 605 (ICE-TD) tuvieron problemas desde el principio. Tras romperse un eje en 2002, las 19 unidades restantes (una se cayó de un andén de trabajo) fueron retiradas del servicio. Aunque un año después los trenes volvieron a estar en servicio, DB consideró que su explotación era demasiado cara. 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 requerida ]
En 1966, un consorcio de empresas industriales canadienses comenzó a considerar un competidor de propulsión convencional para el TurboTrain, que finalmente surgió como el LRC (Light, Rapid, Comfortable) a principios de la década de 1970. Este diseño también utilizaba un sistema de inclinación activa, pero uno de forma muy diferente al APT. Los vagones se desplazaban sobre dos canales en forma de C montados a lo largo de la parte superior de los bogies. La inclinación se lograba mediante cilindros que empujaban la parte inferior del vagón de un lado a otro 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 de inclinación activa operativo. Los vagones LRC siguen en uso hoy en día, aunque se están eliminando los mecanismos de inclinación 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 requerida ]
El Advanced Passenger Train (APT) fue inicialmente un proyecto experimental de British Rail , y el tren entró en servicio de forma limitada 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 pasivos de inclinación anteriores. En las décadas de 1970 y 1980, British Rail quería un tren rápido avanzado para sortear el sinuoso y sinuoso sistema ferroviario británico de la era victoriana . Los trenes convencionales tenían una velocidad limitada debido a la curvatura de la red.
Los ingenieros de la división de investigación , inaugurada en 1964, habían realizado un trabajo fundamental sobre dinámica de vehículos, y el APT era, en cierta medida, una extensión de este trabajo. El departamento de ingenieros mecánicos y eléctricos jefes existente fue ignorado por el nuevo proyecto, lo que generó resentimiento entre sus ingenieros. El trabajo incluyó experimentación con carrocerías de aluminio, turbinas, suspensiones y bogies, señalización en cabina, protección automática de trenes e inclinación activa.
El APT-E (E de experimental) funcionaba con turbinas de gas; el APT-P (P de prototipo) era eléctrico. [14] Al no tener inclinación, el tren se desarrolló para batir el récord de velocidad ferroviario británico. Los trenes con inclinación pasiva no eran nuevos, pero eran poco comunes y no se habían implementado ampliamente. Los ingenieros decidieron que la inclinación activa era la clave para sortear las curvas a velocidades mucho más altas.
El tren tenía frenos hidrodinámicos y carrocerías articuladas ligeras, con dos vagones de motor 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 de desarrollo se trasladaron 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 a neumático , en lugar del hidráulico bien desarrollado y probado . [14]
Los trenes se introdujeron en 1981, pero se retiraron del servicio casi inmediatamente. Durante las pruebas iniciales, 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 todavía hubiera cierta sensación de estar en las curvas. Los trenes APT-P se reintrodujeron discretamente en servicio a mediados de 1984 y funcionaron regularmente durante un año, habiéndose corregido los problemas iniciales. Sin embargo, bajo una gestión de ingeniería interna que se sintió desairada y marginada en un proyecto que no había desarrollado, no hubo voluntad política ni gerencial para continuar el proyecto mediante la construcción de los vehículos de producción APT-S proyectados en grandes cantidades. 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 vagones motrices se utilizó posteriormente en las locomotoras InterCity 225 Clase 91 y los vagones Mark 4 que fueron diseñados para ser equipados con equipo basculante, que circulan por la ruta 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 de (200 km/h o 124 mph) en vías estándar. El tren también se utilizó en Noruega y Dinamarca, pero más tarde se retiró del servicio en Noruega. X2000 fue un proyecto colaborativo de Kalmar Verkstad , los ferrocarriles suecos y ASEA . El X 2000 se ha probado en EE. UU., Canadá, Australia y China. [55] [56] [57]
En 1998, la SNCF cedió a la presión política (el tren pendular era una amenaza creíble para la red de líneas de alta velocidad dedicadas al TGV) y puso en servicio un TGV pendulaire experimental. Solo los remolques de pasajeros eran pendulares, mientras que los dos vagones de tracción pesada conservaban bogies no pendulares. [58] Tras el programa de pruebas, se volvió a convertir en un tren TGV-PSE .
Suiza recibió su primer tren pendular 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, incluyendo un sistema pendular diseñado por SIG (hoy ALSTOM). [59] Comenzó a prestar servicio en la línea de Ginebra vía Biel / Bienne y Zúrich a St Gallen . Fue un importante transportista en la exposición nacional Expo.02 .
Virgin CrossCountry encargó cuarenta y cuatro Super Voyager Clase 221 propulsadas por diésel y electricidad para operar en modo de inclinación en la línea principal de la Costa Oeste y entre Oxford y Banbury . Después de que la flota se dividiera entre Arriva CrossCountry y Virgin Trains West Coast en 2007, la primera 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 pendular experimental de seis vagones desarrollado y construido en Corea del Sur. [62] Presentado en 2007, se probó en múltiples ocasiones, 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 apilar los rieles. Sin embargo, se realizaron más pruebas en 2014 para probar el sistema LTE-R.
Muchos de los problemas relacionados con el mareo están relacionados con el hecho de que los sistemas servo tradicionales responden de forma inadecuada a los cambios en las fuerzas de la trayectoria, e incluso pequeños errores, aunque no sean perceptibles conscientemente, provocan náuseas debido a su naturaleza desconocida. El Fiat ETR 401 original utilizaba giroscopios individuales en cada vagón, por lo que había un desfase, aunque las náuseas no habían sido un problema importante con este tren. Se suponía que el 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 podía implementar adecuadamente esta técnica. [ cita requerida ]
Los trenes pendulares modernos se benefician de un procesamiento de señales de última generación que detecta la línea que hay por delante y es capaz de predecir las señales de control óptimas para cada vagón. Las quejas por náuseas han pasado a ser prácticamente cosa del pasado. [ cita requerida ]
Algunos trenes pendulares circulan por vías de vía estrecha . En Japón hay muchas líneas de vía estrecha en regiones montañosas y se han diseñado trenes pendulares para circular por ellas. 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 Electric Tilt Train también ostenta el récord de tren de vía estrecha más rápido por velocidad máxima de prueba, alcanzando los 210 km/h. [63]
En el caso de las unidades de accionamiento electromecánicas basculantes, es necesario tener en cuenta la necesidad de mantener los pantógrafos dentro del ancho de vía. Cuando se montan sobre un vagón basculante, el pantógrafo suele oscilar en la dirección opuesta para compensar el grado de inclinación. Esto se hace mecánicamente, por ejemplo, en el Alstom Pendolino británico Clase 390. Sin embargo , en las clases 411 y 415 alemanas , los pantógrafos están montados en un bastidor independiente no basculante dentro de los vagones.
Trenes con inclinación por fuerzas inerciales (inclinación pasiva):
Trenes con inclinación iniciada por fuerzas inerciales 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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