INTRODUCCIÓN
Con la revolución industrial y el pasar de los años el ferrocarril ha
tomado gran importancia ya que diariamente lo utilizamos como medio de
transporte fundamental, teniendo ventajas no solo por su bajo costo sino por
la alta velocidad con la que nos deposita en el Destino Elegido, teniendo
además una vital importancia para quienes buscan la protección del Medio
Ambiente, ya que realiza un menor consumo de combustible (que deriva en
una menor emisión de Dióxido de Carbono).
Para quienes realizan inversiones y viven del mundo de los negocios,
su uso para el transporte de altas cargas siendo además muy económico en
comparación a otros medios.
El siguiente trabajo tiene la finalidad de facilitar información sobre los
ferrocarriles y sus componentes, las características o aspectos a tomar en
cuenta al momento de construir uno, tales como: Economía energética,
Rapidez, Seguridad, Contaminación. Así como también el material rodante
ferroviario como: el material motor y el material remolcado, los tipos de
trenes existentes y los componentes de la infraestructura ferroviaria, como lo
son: aparato de vía, balasto, carril, catenaria, circuito de vía, durmiente,
estación ferroviaria, plataforma, señalización ferroviaria, subestructura
ferroviaria y la trocha.
También se presentan los sistemas de señalización y los diferentes
tipos de la misma, así como las órdenes al tren que éstas se dividen en:
puntuales, cantonales y lineales.
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1. El Ferrocarril
El ferrocarril es un sistema de transporte terrestre de personas y
mercancías guiado sobre carril. Aunque normalmente se entiende que los
raíles son de acero o hierro, que hacen el camino o vía férrea sobre la cual
circulan los trenes, dentro de esta clasificación se incluyen medios de
transporte que emplean otros tipos de guiado, tales como los trenes de
levitación magnética. En el sector del transporte terrestre guiado, las
características más destacadas son las siguientes:
Economía energética; es el transporte terrestre que consume menos
energía, debido a la pequeña resistencia que se origina en la rodadura acero
con acero.
Rapidez; si se desea que los desplazamientos de los vehículos
terrestres se realicen con rapidez y con seguridad, estos necesariamente
deben ser guiados o forzados a seguir una trayectoria rigurosamente fija. Los
trenes de alta velocidad alcanzan velocidades comerciales de hasta 350
km/h. esta velocidad permite competir ventajosamente con el avión para el
rango de distancias de los 600 a 800 km.
Seguridad; la seguridad en la circulación ferroviaria ha sido siempre la
preocupación permanente del ferrocarril. La seguridad en este medio de
transporte es muy superior a la de la carretera, a pesar de las mejoras
introducidas en éstas.
Contaminación; la tendencia actual en el ferrocarril es la de electrificar
todas las líneas que presenten un nivel de trafico determinado, con lo cual se
puede decir que es un medio de transporte poco contaminante en el aspecto
de contaminación química. Contra la contaminación acústica, también se han
ensayado con éxito de diversas soluciones si bien en la proximidad de
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edificios habitados, los problemas de ruidos y vibraciones producidos por
circulación a gran velocidad pueden ser importantes.
Debido a las grandes ventajas que poseen los ferrocarriles como
medio de transporte terrestre es menos dependiente del petróleo que el
transporte por carretera, puesto que puede utilizar energía eléctrica de
procedencia hidráulica o nuclear.
2. Material Rodante Ferroviario
El material rodante está constituido por todos los equipos que circulan
(ruedan) a lo largo de las vías del ferrocarril. Al conjunto de equipos rodantes
unidos entre sí que arrastra o empuja la locomotora, o están en la vía en
espera de serlo, se denomina composición o formación. Al conjunto de la
locomotora con la composición se conoce como tren. Según el tipo de
servicio que prestan, los trenes se llaman: de carga, de pasajeros, de
servicios, de obras o mixtos.
A su vez se puede realizar una división por estos tipos de vehículos
entre: locomotoras, coches de viajeros, vagones, automotores y unidades de
tren.
Se dividen en dos grupos: el material de tracción, las locomotoras, y el
material o equipos de arrastre, que son todos los que la locomotora arrastra
o empuja acoplados a ella, sobre las vías.
Material Motor
El provisto motor para su autopropulsión o para la tracción de material
rodante. Se divide en:
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Material tractor, provisto de motor, para remolcar otro material
rodante ferroviario, y que no permite llevar carga útil sobre el
mismo (locomotoras de línea o maniobra)
Vehículo automotor, provisto de motor y destinado al transporte,
sobre el mismo, de carga útil y dispuesta para remolcar otros
vehículos ferroviarios.
Material auxiliar, destinado a prestar servicio a los dos tipos de
material motor.
Material remolcado
Es el que para su desplazamiento necesita ser enganchado a material
motor. Se clasifica en:
Vehículo, destinado al transporte de personas, equipajes, cosas
o animales (furgón).
Vagón, destinado al transporte de animales o cosas.
3. Tipos de trenes
Ferrocarril: son las líneas o redes férreas, de aspecto más usual, en
sus variantes:
Regionales y locales : Se denomina tren de cercanías o tren
suburbano al sistema de transporte de pasajeros de corta
distancia (menos de 100 km entre estaciones extremas) que
presta servicios entre el centro de una ciudad y las afueras
y ciudades dormitorio de esta y otras ciudades cercanas con un
gran número de personas que viajan a diario. Los trenes operan
de acuerdo a un horario, a velocidades que van desde 50 hasta
200 km/h.
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Alta velocidad : Se denomina tren de alta velocidad (TAV),
según la UIC (Unión Internacional de Ferrocarriles) a aquel que
alcanza velocidades superiores a 200 km/h sobre líneas
existentes actualizadas, y 250 km/h sobre líneas
específicamente diseñadas a tal efecto.
Levitación magnética : El transporte de levitación magnética,
o maglev, es un sistema de transporte que incluye la
suspensión, guía y propulsión de vehículos,
principalmente trenes, utilizando un gran número de imanes
para la sustentación y la propulsión a base de la levitación
magnética. Este método tiene la ventaja de ser más rápido,
silencioso y suave que los sistemas de transporte colectivo
sobre ruedas convencionales.
Metro: tren metropolitano, es un ferrocarril subterráneo
predominantemente urbano.
Tren ligero: es un tipo de tren utilizado específicamente para el
transporte de viajeros en áreas urbanas.
Tranvía: es un ferrocarril de superficie de trazado urbano o
mayormente urbano.
Funicular: es un tren arrastrado por cable, normalmente de punto a
punto, en lugares de grandes pendientes.
Trenes de cremallera: es el tren en el que la adherencia se mejora
mediante un sistema de cremallera, en lugares de fuertes pendientes. En
España, es el que hace el recorrido desde Monistrol a Montserrat.
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Atmosférico: El que emplea como motor el aire comprimido en el
interior de un tubo que, empujando un émbolo, hace que éste arrastre el tren.
Neumático: Variación del ferrocarril atmosférico en que todo el
vehículo va empujado por la acción del aire comprimido marchando a modo
de un émbolo por dentro de un tubo.
4. Infraestructuras
La infraestructura ferroviaria incluye todas las instalaciones y
edificaciones necesarias para el funcionamiento del ferrocarril: estaciones,
vías, puentes y túneles, sistema de señales y comunicaciones,
infraestructura de bloqueo de trenes y guiado, agujas, entre otros.
Infraestructura de la vía
Es la parte de la infraestructura ferroviaria formada por el conjunto de
elementos que conforman el sitio por el cual se desplazan los trenes. Las
vías férreas son el elemento esencial de la infraestructura ferroviaria y
constan, básicamente, de carriles apoyados sobre traviesas que se disponen
dentro de una capa de balasto. Para su construcción es necesario
realizar movimiento de suelos y obras complementarias
(puentes, alcantarillas, muros de contención, drenajes, etc.). Entre otros
componentes están:
Aparato de vía: Un aparato de vía es un dispositivo que permite la
ramificación y el cruce de diferentes vías de ferrocarril. Los aparatos de vía
están formados por dos elementos básicos: desvíos y travesías.
Los desvíos o cambio de agujas, que permiten a una vía ramificarse en dos o
excepcionalmente en tres vías, siendo los ejes de las vías tangentes entre sí.
Las travesías permiten la intersección de dos vías sin posibilidad de cambiar
de una a otra.
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Balasto: Se denomina balasto a un tipo de árido de
una granulometría variable entre 40 y 150mm aproximadamente. Su
utilización va desde la construcción hasta aplicaciones industriales. Un uso
extendido internacionalmente es en la construcción de vías férreas.
Carril: Se denomina riel, carril, raíl o trillo a cada una de las barras
metálicas sobre las que se desplazan las ruedas de los trenes y tranvías. Los
rieles se disponen como una de las partes fundamentales de las vías
férreas y actúan como soporte, dispositivo de guiado y elemento conductor
de la corriente eléctrica. La característica técnica más importante del
ferrocarril es el contacto entre el riel y la rueda con pestaña, siendo sus
principales cualidades su material, forma y peso.
Está conformado por la cabeza, es la superficie de rodadura y es la
parte del carril que sufre el desgaste, el alma, une el patín con la cabeza y
tiene espesor uniforme es más ancha en la base, y el patín es el ala inferior
del perfil; debe tener la anchura suficiente para que la superficie de apoyo
sobre la traviesa sea grande y haya un mejor reparto de presiones.
Catenaria: Se denomina catenaria a la línea aérea de alimentación
que transmite energía eléctrica a las locomotoras u otro material motor.
Circuito de vía: es un circuito eléctrico o electrónico que sirve para
saber si hay trenes en un tramo de vía determinado. Se utiliza normalmente
para actuar sobre las señales y evitar que un tren acceda al cantón si este es
utilizado por otro tren.
Durmiente: su finalidad es proveer al riel de un adecuado apoyo. Los
durmientes se encuentran separados entre sí una distancia que varía entre
55 a 60 cm según la vía y pueden estar compuestos por madera, hormigón
pretensado o metálicos (están en desuso).
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Estación ferroviaria: es una instalación ferroviaria con vías a la que
pueden llegar y desde la que se pueden expedir trenes. Se compone de
varias vías, con desvíos entre ellas, y se delimita por señales de entrada y
salida. Adicionalmente son un punto de acceso al ferrocarril de pasajeros y
mercancías, aunque no es una condición indispensable para ser una
estación.
Plataforma: Es el elemento de la vía que soporta los esfuerzos
transmitidos por ella a través del balasto. Se encuentra por debajo del
balasto y por encima del terreno por donde transcurre la vía. Sus funciones
son servir de apoyo a la estructura de la vía y evitar las deformaciones de la
vía. El material del que suele estar compuesta la plataforma es la roca o
arena.
Señalización ferroviaria: Se utiliza para indicar al maquinista las
condiciones de la vía que se va a encontrar por delante. En contraposición a
las normalmente más conocidas señales de tráfico, en el ferrocarril se
denomina como señales principalmente a las indicaciones la regulación de
tráfico, como semáforos y similares. La necesidad de cierta distancia para
permitir que un tren frene condiciona este tipo de señales, ya que es
necesario informar al tren de que debe parar con suficiente antelación al
punto de parada.
Subestructura ferroviaria: Es el terreno que se encuentra
inmediatamente debajo del balasto o de la plataforma (si es vía en placa)
soportando las cargas que estas transmiten, y tiene como función básica
proporcionar el apoyo a la superestructura de la vía, de modo que ésta no
sufra deformaciones que impidan o influyan negativamente en la explotación,
bajo las condiciones del tráfico que determinan el trazado de la vía, gracias a
las técnicas de mecánica de suelos y rocas. Por lo tanto, los problemas que
la subestructura presenta son determinar su capacidad portante, y conocer
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las causas y efectos de las deformaciones y asentamientos, para
dimensionar el espesor del balasto, y conocer la degradación geométrica de
la vía.
Trocha: es la distancia que separa las caras internas de los rieles.
5. Sistema de señalización
Todo sistema de señalización debe cumplir dos requisitos:
Garantizar la seguridad de la circulación sin colisiones ni
movimientos intempestivos de aparatos.
Regular la circulación por medio de consignas preestablecidas
o según las necesidades de cada momento.
Tipos de instalaciones de señalización:
1- Enclavamientos: son las relaciones de compatibilidad o
incompatibilidad que se establecen entre dos o más palancas que accionan
señales, agujas u otros aparatos de vía, para evitar maniobras peligrosas.
2- Equipos de bloqueo: son aquellos dispositivos, incluidos los equipos
de transmisión, utilizados en el caso de querer realizar operaciones fuera de
la estación y que sirven para contactar con otros puestos exteriores a la
estación, para recibir información de ellos y poder tomar las determinaciones
oportunas para la salida del tren al trayecto que va a realizar. Los bloqueos
pueden ser en vía única o doble.
Órdenes al tren:
Puntuales
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Si la información con la locomotora se hace en puntos aislados y fijos.
Los subsistemas puntuales hacen uso de balizas (equipos transmisores) y
señales luminosas.
Modo de señalización por medio de señales luminosas
La forma más sencilla de señal luminosa es una luz roja y otra verde
en un poste único. Cuando hay una señal en rojo se coloca otra señal de
repetición a cierta distancia de la señal principal. La distancia entre ambas
señales es la distancia de frenado del tren. El maquinista al ver el amarillo en
la repetidora sabe que la señal principal es roja y que debe empezar a
frenar.
Para calcular las distancias a las que tienen que estar las señales
luminosas colocadas se tiene en cuenta a la hora de realizar los cálculos las
siguientes distancias:
- Distancia de avistamiento: antes de la señal de repetición.
- Distancia de traslapo: más allá de la segunda señal principal.
- Longitud del tren.
- Distancia entre las dos señales principales.
La mayor parte de estas distancias varían según el tipo de tráfico que
se trate. Para trenes con circulación a altas velocidades lo que se hace es
reducir la distancia entre señales, de tal manera que se incluye una segunda
señal repetidora de doble amarillo colocada más atrás de la primera señal
repetidora.
Casi todos los ferrocarriles operan con un sistema de entrada - salida
de itinerarios. Un indicador establece el itinerario pulsando botones en un
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tablero a efectos de determinar dónde el tren ha de entrar y salir, haciendo
que los espadines se desplacen a las posiciones adecuadas. Al mismo
tiempo las señales que controlan el itinerario se pondrán en abierto (verde,
amarilla o doble amarilla) mientras que las señales que lo guardan
permanecen en cerrado (rojo), a fin de evitar que pueda entrar otro tren.
Cantonales
Si la información con la locomotora se hace en tramos. Se realiza por
medios técnicos y en la mayoría de los casos las órdenes actúan
directamente sobre los sistemas de marcha y frenado.
Lineales
Si en cada punto de un tramo se transmiten órdenes no idénticas.
En un principio las señales servían como referencia al maquinista para
tomar la decisión de detener o no el tren, pero el problema residía en que la
última decisión la tomaba el maquinista, pudiendo pasar por alto alguna
señal que le prohibiera el paso y provocar accidentes.
Para que esto no suceda, hoy en día existen unos sistemas de
seguridad que se explican a continuación:
1) Los sistemas ATP (Automatic Train Protection) se basan en que
nadie puede poner al tren en una situación de peligro: no se puede pasar una
señal de parada sin que le tren se detenga automáticamente no se puede
circular a mayor velocidad de la permitida en cada tramo.
2) Los sistemas ATO (Automatic Train Operation) no requieren que el
maquinista realice ningún tipo de operación, salvo algunas básicas como
apertura y cierre de puertas, arranque, etc. Este sistema trabaja
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conjuntamente con el ATP permitiendo la conducción manual, pero no
desobedecer al ATP.
3) Los sistemas ATS (Automatic Train Supervision) basados en el
control central de los movimientos de cada tren. Se utilizaba ya antes de que
los dos anteriores sistemas fueran viables. Ahora el centro de control puede
supervisar los movimientos y situación de cada tren y ordenar las maniobras
que se deben realizar; en un principio todo esto se realiza por medio de
mensajes telefónicos al personal encargado de la señalización en cada
punto, para pasar a estar controlado todo por computadoras en la actualidad,
pudiendo pasar a funcionamiento manual cuando se produce alguna avería o
anomalía en el sistema.
4) El sistema LZB se utiliza hoy en día para la protección y regulación
de trenes supervisando continuamente la velocidad del tren, y gobernando su
marcha por medio de la señalización en la cabina y el
sistema ATF (Automatismo de Tracción y Frenado). Lo componen equipos
de vía y vehículo.
Desde los equipos de vía se transmiten telegramas a través de un
cable de vía, lo reciben los vehículos, son tratados y evaluados en la lógica
central del vehículo y se envían las órdenes necesarias al sistema ATF. El
equipo del vehículo emite la posición actual del tren, velocidad,
características de frenado y otras informaciones al sistema central para su
posterior tratamiento y realimentación del sistema.
5) El sistema TVM y EBICAB: El sistema TVM es el sistema de
señalización de cabina usado en las últimas líneas del TGV (tren de alta
velocidad francés).
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Las líneas están divididas en bloques fijos de 1500 metros de longitud
(en las primeras versiones del sistema los bloques eran más largos). Los
bloques son más cortos que la distancia de frenado del tren, ya que una
secuencia de frenado ocupa varios bloques (normalmente cuatro).
Cada bloque tiene ciertas propiedades que son relevantes para el tren
que lo ocupa (sólo un tren puede ocupar un bloque). Propiedades invariables
son su longitud y perfil (en subida, bajada o en plano) y el rango de velocidad
segura, que es normalmente 300 Km/h. Las propiedades, que pueden
cambiar dependiendo de la presencia o ausencia de trenes u otros
obstáculos, son la tarjeta de velocidad al final del bloque siguiente. Una
tarjeta de velocidad es la velocidad a la que el tren debe salir del bloque
actual y entrar en el siguiente.
Esta información es recogida por el TVM y enviada a las
computadoras del tren y pantallas del maquinista. La responsabilidad del
maquinista es seguir las señales indicadas, pero si no lo hace es detectado
por las computadoras, las cuales pueden llevar al tren a un estado seguro.
Hay dos componentes en el TVM, uno en tierra y otro en el tren.
Ambos funcionan con un procesador y el lenguaje de programación utilizado
es el ADA. Se utiliza abundantes términos redundantes para reducir las
posibilidades de fallo a casi nulas. Se ha estimado el tiempo entre dos fallos
del sistema en un millón de años.
Además del control continuo de velocidad se pueden llevar otras
instrucciones al tren tales como las relacionadas con la entrada o salida de
una vía de alta velocidad, conectar o desconectar el TVM, cerrar el aire
acondicionado antes de entrar a un túnel.
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El sistema EBICAB es muy similar al TVM y es el empleado en la línea
del AVE en España. Estos sistemas de información pueden considerarse
prácticamente como continuos, o sea, tanto el maquinista como el centro de
control poseen información de lo que ocurre en cada momento de forma
inmediata, lo que permite aumentar la seguridad del tren y de su conducción,
reduciendo las distancias de frenado ya que al ser un sistema realimentado
en cada momento se puede variar la acción que se requiera aumentándola o
disminuyéndola si fuese necesario.
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CONCLUSIÓN
Remontando la historia del ferrocarril, su importancia en la época de la
revolución, conociendo su desarrollo a lo largo de los años, planeando su
situación actual y su perspectiva hacia el futuro se puede decir que los
ferrocarriles están indirectamente relacionados como elemento decisivo en la
competitividad de los productores, en la productividad de un país y está
directamente ligado a la economía del mismo.
Dada a la falta de recursos para la adecuada rehabilitación y el
mantenimiento de la infraestructura de vías a lo largo de las décadas, la
situación del ferrocarril se ha venido en decadencia.
Hoy se necesita que el ferrocarril se conozca más, que capture más
transporte de carga, siendo ésta una solución al sistema carretero que se ve
afectado por la gran abundancia de autotransportes de carga, como los
camiones, autobuses, etc.; situación que se generó desde la liberación del
autotransporte y la decadencia del ferrocarril.
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BIBLIOGRAFÍAS
Togno M. F. (1990) Ferrocarriles. Editorial Dossat. Paris, Francia.
Reveron Larre, A. (1982). Tratado del Transporte Ferroviario y su
Economía. Ferrocar.
Sandra K., Ficker P. (1999). Ferrocarriles y obras públicas. Illustrated.
Publicado por El Colegio de Michoacán A.C.
Sgamarra G. (1996). Carreteras y ferrocarriles. Ministerio de Obras
Públicas y Transportes, Secretaría General Técnica. España.
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ANEXOS
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Tren Regional Ezequiel Zamora Tramo Cua - Caracas
Tren de Levitación Magnética
Tren de Cremallera
20
Vía férrea (Catenaria, carril, señalización)
Balasto y Carriles
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