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Un tren Metro-Cammell sin renovar en la sección británica del ferrocarril Kowloon-Canton en Hong Kong en 1993. La sección británica del ferrocarril Kowloon-Canton es el ferrocarril más antiguo de Hong Kong . Comenzó a operar en 1910 y se conecta al ferrocarril Guangzhou-Shenzhen .
Zona de transición del suministro del tercer carril al cable aéreo en la Línea Amarilla de Chicago (el "Skokie Swift"), que se muestra poco antes de la conversión a la operación del tercer carril en septiembre de 2004.
Una subestación de electrificación ferroviaria temprana en Dartford

Un sistema de electrificación ferroviaria suministra energía eléctrica a los trenes y tranvías sin un motor primario a bordo o suministro local de combustible. Los ferrocarriles eléctricos utilizan locomotoras eléctricas (que transportan pasajeros o carga en vagones separados), unidades eléctricas múltiples ( vagones de pasajeros con sus propios motores) o ambos. La electricidad se genera típicamente en estaciones generadoras grandes y relativamente eficientes , se transmite a la red ferroviaria y se distribuye a los trenes. Algunos ferrocarriles eléctricos tienen sus propias estaciones generadoras y líneas de transmisión dedicadas, pero la mayoría compra energía de una compañía eléctrica . El ferrocarril generalmente proporciona sus propias líneas de distribución, interruptores y transformadores .

La energía se suministra a los trenes en movimiento con un conductor (casi) continuo que corre a lo largo de la vía que generalmente toma una de dos formas: una línea aérea , suspendida de postes o torres a lo largo de la vía o de techos de estructuras o túneles, o un tercer riel montado en nivel de la pista y contactado por una " zapata de recogida " deslizante . Tanto los sistemas de cables aéreos como los de tercer riel generalmente usan los rieles de carrera como conductor de retorno, pero algunos sistemas usan un cuarto riel separado para este propósito.

En comparación con la principal alternativa, el motor diesel , los ferrocarriles eléctricos ofrecen una eficiencia energética sustancialmente mejor, menores emisiones y menores costos operativos. Las locomotoras eléctricas también suelen ser más silenciosas, más potentes, más sensibles y fiables que las diesel. No tienen emisiones locales, una ventaja importante en túneles y zonas urbanas. Algunos sistemas de tracción eléctrica proporcionan un frenado regenerativo que convierte la energía cinética del tren en electricidad y la devuelve al sistema de suministro para que la utilicen otros trenes o la red pública general. Si bien las locomotoras diesel queman petróleo, la electricidad se puede generar a partir de diversas fuentes, incluida la energía renovable. [1]Históricamente, la preocupación por la independencia de los recursos ha influido en la decisión de electrificar las líneas ferroviarias. La confederación suiza sin salida al mar, que carece casi por completo de depósitos de petróleo o carbón, pero tiene abundante energía hidroeléctrica, electrificó su red en parte como reacción a los problemas de suministro durante las dos guerras mundiales. [2] [3]

Las desventajas de la tracción eléctrica incluyen: altos costos de capital que pueden ser antieconómicos en rutas con poco tráfico, una relativa falta de flexibilidad (dado que los trenes eléctricos necesitan terceros rieles o cables aéreos) y una vulnerabilidad a las interrupciones de energía. [1] locomotoras Electro-diesel y múltiples unidades de Electro-diesel mitigar estos problemas algo, ya que son capaces de funcionar con alimentación de diesel durante una interrupción o en rutas no electrificadas.

Las diferentes regiones pueden usar diferentes voltajes y frecuencias de suministro, lo que complica el servicio y requiere una mayor complejidad de la potencia de la locomotora. Los espacios limitados disponibles debajo de las líneas aéreas pueden impedir un servicio eficiente de contenedores de doble pila . [1] Sin embargo, Indian Railways [4] y China Railway [5] [6] [7] operan trenes de carga de dos pilas bajo cables aéreos con trenes eléctricos.

La electrificación ferroviaria ha aumentado constantemente en las últimas décadas y, a partir de 2012, las vías electrificadas representan casi un tercio del total de vías a nivel mundial. [8]

Clasificación [ editar ]

Sistemas de electrificación en Europa:
  No electrificado
  750 V CC
  1,5 kV CC
  3 kV CC
  15 kV CA
  25 kV CA
Las líneas de alta velocidad en Francia, España, Italia, Reino Unido, los Países Bajos, Bélgica y Turquía operan por debajo de 25 kV, al igual que las líneas de alta tensión en la ex Unión Soviética.

Los sistemas de electrificación se clasifican según tres parámetros principales:

  • Voltaje
  • Actual
    • Corriente continua (DC)
    • Corriente alterna (AC)
      • Frecuencia
  • Sistema de contacto
    • Tercer carril
      • Tercer carril más motor lineal
    • Cuarto carril
    • Líneas aéreas (catenaria)
      • Líneas aéreas más motor lineal

La selección de un sistema de electrificación se basa en la economía del suministro de energía, el mantenimiento y el costo de capital en comparación con los ingresos obtenidos por el tráfico de carga y pasajeros. Se utilizan diferentes sistemas para áreas urbanas e interurbanas; Algunas locomotoras eléctricas pueden cambiar a diferentes voltajes de suministro para permitir flexibilidad en la operación.

Voltajes estandarizados [ editar ]

Se han seleccionado seis de los voltajes más utilizados para la estandarización europea e internacional. Algunos de ellos son independientes del sistema de contacto utilizado, de modo que, por ejemplo, 750 V CC se pueden utilizar con un tercer carril o con líneas aéreas.

Hay muchos otros sistemas de voltaje que se utilizan para los sistemas de electrificación ferroviaria en todo el mundo, y la lista de sistemas de electrificación ferroviaria cubre tanto los sistemas de voltaje estándar como los de voltaje no estándar.

El rango permisible de voltajes permitidos para los voltajes estandarizados es como se establece en las normas BS EN 50163 [9] e IEC 60850. [10] Estas toman en cuenta el número de trenes que consumen corriente y su distancia desde la subestación.

Corriente continua [ editar ]

La creciente disponibilidad de semiconductores de alto voltaje puede permitir el uso de voltajes de CC más altos y eficientes que hasta ahora solo han sido prácticos con CA. [11]

Sistemas aéreos [ editar ]

Locomotoras eléctricas debajo de una línea aérea de 16 kV AC en Suecia
Nottingham Express Transit en el Reino Unido utiliza un techo de 750 V CC, en común con la mayoría de los sistemas de tranvía modernos.

1500 V CC se utilizan en Japón, Indonesia, Hong Kong (partes), Irlanda, Australia (partes), Francia (también usando 25 kV 50 Hz CA ), Nueva Zelanda ( Wellington ), Singapur (en la línea MRT del noreste ), Estados Unidos ( área de Chicago en el distrito de Metra Electric y la línea interurbana South Shore Line y el tren ligero Link en Seattle , Washington). En Eslovaquia, hay dos líneas de vía estrecha en los Altos Tatras (una es un tren de cremallera ). En los Países Bajos se utiliza en el sistema principal, junto con 25 kV en HSL-Zuid y Betuwelijn , y 3000 V al sur deMaastricht . En Portugal, se utiliza en la línea de Cascais y en Dinamarca en el sistema de tren suburbano S (1650 V DC).

En el Reino Unido, se utilizaron 1.500 V CC en 1954 para la ruta Woodhead trans-Pennine (ahora cerrada); el sistema utilizaba frenado regenerativo , lo que permitía la transferencia de energía entre los trenes de ascenso y descenso en los accesos empinados al túnel. El sistema también se utilizó para la electrificación suburbana en East London y Manchester , ahora convertido a 25 kV AC. Ahora solo se usa para Tyne and Wear Metro . En India, 1.500 V CC fue el primer sistema de electrificación lanzado en 1925 en el área de Mumbai. Entre 2012 y 2016, la electrificación se convirtió a 25 kV 50 Hz, que es el sistema a nivel nacional.

3 kV DC se utiliza en Bélgica, Italia, España, Polonia, Eslovaquia, Eslovenia, Sudáfrica, Chile, la parte norte de la República Checa, las antiguas repúblicas de la Unión Soviética y en los Países Bajos, a pocos kilómetros entre Maastricht y Bélgica. Anteriormente fue utilizado por Milwaukee Road desde Harlowton, Montana , a Seattle, a través de la División Continental e incluyendo extensos ramales y líneas de bucle en Montana, y por Delaware, Lackawanna y Western Railroad (ahora New Jersey Transit , convertido a 25 kV AC ) en los Estados Unidos y el ferrocarril suburbano de Calcuta (Bardhaman Main Line) en la India, antes de que se convirtiera a 25 kV 50 Hz.

La mayoría de los tranvías (tranvías), redes de trolebuses y sistemas subterráneos (metro) utilizan voltajes de CC entre 600 V y 800 V.

Tercer carril [ editar ]

Un tercer carril de contacto inferior en el metro de Ámsterdam , Países Bajos
Con el tercer (y cuarto) riel de contacto superior, una zapata pesada unida a la parte inferior de una viga de madera que a su vez está unida al bogie, recolecta energía deslizándose sobre la superficie superior del riel conductor.

La mayoría de los sistemas de electrificación utilizan cables aéreos, pero el tercer riel es una opción de hasta 1500 V. Los sistemas de tercer riel utilizan exclusivamente distribución de CC. El uso de CA no es factible porque las dimensiones de un tercer riel son físicamente muy grandes en comparación con la profundidad de la piel que penetra la corriente alterna a 0,3 milímetros o 0,012 pulgadas en un riel de acero. Este efecto hace que la resistencia por unidad de longitud sea inaceptablemente alta en comparación con el uso de CC. [12] El tercer riel es más compacto que los cables aéreos y se puede utilizar en túneles de menor diámetro, un factor importante para los sistemas de metro.

Cuarto carril [ editar ]

Vía del metro de Londres en Ealing Common en la línea District , que muestra el tercer y cuarto rieles al lado y entre los rieles de rodadura
Un tren de la Línea 1 del Metro de Milán que muestra la zapata de contacto del cuarto carril.

El metro de Londres en Inglaterra es una de las pocas redes que utiliza un sistema de cuatro carriles. El riel adicional lleva el retorno eléctrico que, en el tercer riel y redes aéreas, es proporcionado por los rieles de rodadura. En el metro de Londres, un tercer riel de contacto superior está al lado de la vía, energizado en+420 V CC, y un cuarto riel de contacto superior está ubicado en el centro entre los rieles de−210 V CC, que se combinan para proporcionar un voltaje de tracción de630 V CC. El mismo sistema se utilizó para Milan 'línea de s primer subterráneo, Milan Metro ' s línea 1 , cuyas líneas más reciente utilizar una catenaria o un tercer carril.

La ventaja clave del sistema de cuatro raíles es que ninguno de los raíles transporta corriente. Este esquema se introdujo debido a los problemas de las corrientes de retorno, destinadas a ser transportadas por el carril de rodadura con conexión a tierra , que fluye a través de los revestimientos de hierro del túnel. Esto puede causar daño electrolítico e incluso arcos eléctricos si los segmentos del túnel no están conectados eléctricamente.juntos. El problema se agravó porque la corriente de retorno también tenía tendencia a fluir a través de las tuberías de hierro cercanas que forman las tuberías principales de agua y gas. Algunas de estas, en particular las tuberías principales victorianas que precedieron a los ferrocarriles subterráneos de Londres, no fueron construidas para transportar corrientes y no tenían conexiones eléctricas adecuadas entre los segmentos de tubería. El sistema de cuatro carriles resuelve el problema. Aunque el suministro tiene un punto de tierra creado artificialmente, esta conexión se deriva mediante el uso de resistencias que aseguran que las corrientes de tierra parásitas se mantengan en niveles manejables. Los rieles de alimentación eléctrica se pueden montar en sillas de cerámica fuertemente aislantes para minimizar la fuga de corriente, pero esto no es posible para los rieles de circulación que tienen que estar sentados en sillas de metal más fuertes para soportar el peso de los trenes. Sin emabargo,Las almohadillas de goma elastoméricas colocadas entre los rieles y las sillas ahora pueden resolver parte del problema al aislar los rieles de funcionamiento del retorno de corriente en caso de que haya una fuga a través de los rieles de funcionamiento.

Motor lineal [ editar ]

Tren de la línea 4 del metro de Guangzhou . Observe la losa entre los rieles de rodadura.

Varios sistemas de motores lineales funcionan sobre rieles metálicos convencionales y extraen energía de una línea aérea o un tercer riel , pero son propulsados ​​por un motor de inducción lineal que proporciona tracción tirando de un " cuarto riel " colocado entre los rieles. Bombardier , Kawasaki Heavy Industries y CRRC fabrican sistemas de motores lineales.

El metro de Guangzhou opera el sistema más largo de este tipo con más de 130 km (81 millas) de ruta a lo largo de la Línea 4 , la Línea 5 y la Línea 6 .

En el caso de la Línea 3 de Scarborough , el tercer y cuarto rieles están fuera de la vía y el quinto riel es una losa de aluminio entre los rieles de rodadura.

Sistemas de neumáticos de caucho [ editar ]

El bogie de un MP 05 , que muestra la brida de rueda de acero en el interior del caucho - con neumático uno, así como a la vertical zapata de contacto en la parte superior del carril de acero
Bogie de un vehículo MP 89 Paris Métro . La zapata de contacto lateral se encuentra entre los neumáticos de goma.

Algunas líneas del Metro de París en Francia funcionan con un sistema eléctrico de cuatro carriles. Los trenes se mueven sobre neumáticos de caucho que ruedan sobre un par de estrechas vías rodantes de acero y, en algunos lugares, de hormigón . Dado que los neumáticos no conducen la corriente de retorno, las dos barras guía provistas fuera de las ' vías de rodadura' en funcionamiento se convierten, en cierto sentido, en un tercer y cuarto riel que proporcionan 750 V CC cada uno , por lo que al menos eléctricamente es un riel de cuatro sistema. Cada juego de ruedas de un bogie motorizado lleva un motor de tracción . Una zapata de contacto deslizante lateral (carrera lateral)recoge la corriente de la cara vertical de cada barra guía. El retorno de cada motor de tracción, así como de cada vagón , se efectúa mediante una zapata de contacto cada una que se desliza sobre cada uno de los raíles de rodadura . Este y todos los demás metros con neumáticos de caucho que tienen 1.435 mm ( 4 pies  8+1 / 2  en) ancho de vía estándar pistaentre lasformas de rodillosfuncionan de la misma manera. [13] [14]

Corriente alterna [ editar ]

Imagen de un letrero de alta tensión encima de un sistema de electrificación ferroviaria

Los ferrocarriles y los servicios eléctricos usan CA por la misma razón: para usar transformadores , que requieren CA, para producir voltajes más altos. Cuanto mayor sea el voltaje, menor será la corriente para la misma potencia, lo que reduce la pérdida de línea, lo que permite entregar una mayor potencia.

Debido a que la corriente alterna se usa con altos voltajes, este método de electrificación solo se usa en líneas aéreas , nunca en terceros rieles. Dentro de la locomotora, un transformador reduce el voltaje para que lo utilicen los motores de tracción y las cargas auxiliares.

Una de las primeras ventajas de la CA es que las resistencias que desperdician energía utilizadas en las locomotoras de CC para el control de velocidad no eran necesarias en una locomotora de CA: múltiples tomas en el transformador pueden suministrar una variedad de voltajes. Los devanados separados de los transformadores de baja tensión alimentan la iluminación y los motores que accionan la maquinaria auxiliar. Más recientemente, el desarrollo de semiconductores de muy alta potencia ha provocado que el motor de CC clásico sea reemplazado en gran medida por el motor de inducción trifásico alimentado por un variador de frecuencia , un inversor especial.que varía tanto la frecuencia como el voltaje para controlar la velocidad del motor. Estos variadores pueden funcionar igualmente bien en CC o CA de cualquier frecuencia, y muchas locomotoras eléctricas modernas están diseñadas para manejar diferentes voltajes y frecuencias de suministro para simplificar la operación transfronteriza.

Corriente alterna de baja frecuencia [ editar ]

Sistema de CA de 15 kV y 16,7 Hz utilizado en Suiza

Cinco países europeos, Alemania, Austria, Suiza, Noruega y Suecia, han estandarizado en 15 kV 16+23  Hz (la frecuencia de red de 50 Hz dividida por tres) CA monofásica. El 16 de octubre de 1995, Alemania, Austria y Suiza pasaron de 16+23  Hz a 16,7 Hz, que ya no es exactamente un tercio de la frecuencia de la red. Esto resolvió los problemas de sobrecalentamiento de los convertidores rotativos utilizados para generar parte de esta energía a partir del suministro de la red. [15]

En el Reino Unido, London, Brighton and South Coast Railway fue pionera en la electrificación aérea de sus líneas suburbanas en Londres, y el Puente de Londres a Victoria se abrió al tráfico el 1 de diciembre de 1909. Victoria a Crystal Palace a través de Balham y West Norwood se inauguró en mayo de 1911. Peckham Rye to West Norwood abrió sus puertas en junio de 1912. No se hicieron más extensiones debido a la Primera Guerra Mundial. Dos líneas se abrieron en 1925 bajo el Ferrocarril del Sur que da servicio a la estación de tren Coulsdon North y Sutton . [16] [17]Las líneas se electrificaron a 6,7 ​​kV 25 Hz. En 1926 se anunció que todas las líneas se convertirían en un tercer carril de CC y el último servicio eléctrico aéreo funcionó en septiembre de 1929.

Corriente alterna de frecuencia estándar [ editar ]

25 kV AC se utiliza a 60 Hz en algunas líneas de EE. UU. Y a 50 Hz en la mitad norte de Francia, en el gran ducado de Luxemburgo, en líneas de alta velocidad en gran parte de Europa occidental (pero no en países que utilizan 16,7 Hz, ver arriba), y además en el Betuwelijn que une el puerto de Rotterdam con Alemania (solo para carga) y en las líneas belgas que unen Dinant y Lieja con el gran ducado de Luxemburgo (trenes de carga y pasajeros). En las HSL del "sistema francés", la línea aérea y una línea de alimentación "durmiente" transportan cada una 25 kV en relación con los rieles, pero en fase opuesta, por lo que están a 50 kV entre sí; los autotransformadores igualan la tensión a intervalos regulares.

Comparaciones [ editar ]

CA versus CC para líneas principales [ editar ]

La mayoría de los sistemas de electrificación modernos toman energía CA de una red eléctrica que se entrega a una locomotora, y dentro de la locomotora, transformada y rectificada.a un voltaje de CC más bajo en preparación para su uso por motores de tracción. Estos motores pueden ser motores de CC que utilizan directamente CC o pueden ser motores de CA trifásicos que requieren una conversión adicional de CC a CA trifásica (utilizando electrónica de potencia). Así, ambos sistemas se enfrentan a la misma tarea: convertir y transportar CA de alta tensión desde la red eléctrica a CC de baja tensión en la locomotora. La diferencia entre los sistemas de electrificación de CA y CC radica en dónde se convierte la CA en CC: en la subestación o en el tren. La eficiencia energética y los costos de infraestructura determinan cuál de estos se usa en una red, aunque esto a menudo se fija debido a los sistemas de electrificación preexistentes.

Tanto la transmisión como la conversión de energía eléctrica implican pérdidas: pérdidas óhmicas en cables y electrónica de potencia, pérdidas de campo magnético en transformadores y reactores de estabilización (inductores). [18] La conversión de energía para un sistema de CC se lleva a cabo principalmente en una subestación ferroviaria donde se puede usar hardware grande, pesado y más eficiente en comparación con un sistema de CA donde la conversión tiene lugar a bordo de la locomotora donde el espacio es limitado y las pérdidas son significativamente mayores. . [19]Sin embargo, los voltajes más altos utilizados en muchos sistemas de electrificación de CA reducen las pérdidas de transmisión en distancias más largas, lo que permite el uso de menos subestaciones o locomotoras más potentes. Además, se debe tener en cuenta la energía utilizada para soplar aire para enfriar los transformadores, la electrónica de potencia (incluidos los rectificadores) y otro hardware de conversión.

Eléctrico versus diésel [ editar ]

Lots Road Power Station en un cartel de 1910. Esta central eléctrica privada, utilizada por el metro de Londres , proporcionó a los trenes y tranvías de Londres una fuente de alimentación independiente de la red eléctrica principal.

Eficiencia energética [ editar ]

Los trenes eléctricos no necesitan cargar con el peso de los motores principales , la transmisión y el combustible. Esto se compensa en parte con el peso de los equipos eléctricos. El frenado regenerativo devuelve la energía al sistema de electrificación para que pueda ser utilizada en otro lugar, por otros trenes en el mismo sistema o devuelta a la red eléctrica general. Esto es especialmente útil en áreas montañosas donde los trenes muy cargados deben descender por pendientes largas.

La electricidad de la estación central a menudo se puede generar con mayor eficiencia que un motor / generador móvil. Si bien la eficiencia de la generación de centrales eléctricas y la generación de locomotoras diésel son aproximadamente las mismas en el régimen nominal, [20] los motores diésel disminuyen en eficiencia en regímenes no nominales a baja potencia [21] mientras que si una central eléctrica necesita generar menos energía apagará sus generadores menos eficientes, aumentando así la eficiencia. El tren eléctrico puede ahorrar energía (en comparación con el diésel) mediante el frenado regenerativo y al no necesitar consumir energía al ralentí, como hacen las locomotoras diésel cuando se detienen o se desplazan por inercia. Sin embargo, el material rodante eléctrico puede hacer funcionar ventiladores de enfriamiento cuando se detiene o se desplaza por inercia, consumiendo energía.

Las grandes centrales eléctricas de combustibles fósiles funcionan con alta eficiencia, [22] [23] y se pueden utilizar para calefacción urbana o para producir refrigeración urbana , lo que conduce a una mayor eficiencia total.

Potencia de salida [ editar ]

Las locomotoras eléctricas pueden construirse fácilmente con mayor potencia que la mayoría de las locomotoras diesel. Para la operación de pasajeros, es posible proporcionar suficiente potencia con motores diesel (ver, por ejemplo, ' ICE TD ') pero, a velocidades más altas, esto resulta costoso y poco práctico. Por tanto, casi todos los trenes de alta velocidad son eléctricos. La alta potencia de las locomotoras eléctricas también les da la capacidad de tirar de la carga a mayor velocidad en pendientes; en condiciones de tráfico mixto, esto aumenta la capacidad cuando se puede reducir el tiempo entre trenes. La mayor potencia de las locomotoras eléctricas y la electrificación también pueden ser una alternativa más barata a un ferrocarril nuevo y menos empinado si se quiere aumentar el peso de los trenes en un sistema.

Por otro lado, la electrificación puede no ser adecuada para líneas con baja frecuencia de tráfico, porque el menor costo de funcionamiento de los trenes puede verse compensado por el alto costo de la infraestructura de electrificación. Por lo tanto, la mayoría de las líneas de larga distancia en países en desarrollo o escasamente poblados no están electrificadas debido a la frecuencia relativamente baja de los trenes.

Efecto de red [ editar ]

Los efectos de la red son un factor importante en la electrificación. [ cita requerida ] Al convertir líneas a eléctricas, se deben considerar las conexiones con otras líneas. Posteriormente, se eliminaron algunas electrificaciones debido al tráfico a través de líneas no electrificadas. [ cita requerida ] Para que el tráfico a través de la red tenga algún beneficio, deben producirse interrupciones de motor que consuman mucho tiempo para realizar dichas conexiones o motores de modo dual costososdebe ser usado. Esto es principalmente un problema para los viajes de larga distancia, pero muchas líneas llegan a estar dominadas por el tráfico directo de los trenes de carga de larga distancia (generalmente que transportan carbón, minerales o contenedores hacia o desde los puertos). En teoría, estos trenes podrían disfrutar de ahorros dramáticos a través de la electrificación, pero puede ser demasiado costoso extender la electrificación a áreas aisladas y, a menos que una red completa esté electrificada, las empresas a menudo encuentran que necesitan continuar usando trenes diésel incluso si las secciones están electrificadas. . La creciente demanda de tráfico de contenedores que es más eficiente cuando se utiliza el vagón de doble pila.también tiene problemas de efecto de red con las electrificaciones existentes debido al espacio libre insuficiente de las líneas eléctricas aéreas para estos trenes, pero la electrificación se puede construir o modificar para tener suficiente espacio libre, a un costo adicional.

Un problema relacionado específicamente con las líneas electrificadas son los huecos en la electrificación. Los vehículos eléctricos, especialmente las locomotoras, pierden potencia cuando atraviesan huecos en el suministro, como huecos de cambio de fase en sistemas aéreos y huecos sobre puntos en sistemas de terceros rieles. Estos se vuelven una molestia, si la locomotora se detiene con su colector en un espacio muerto, en cuyo caso no hay energía para reiniciar. Las brechas de energía se pueden superar mediante baterías a bordo o sistemas de motor-volante-generador. [ cita requerida ] En 2014, se está avanzando en el uso de condensadores grandes para alimentar vehículos eléctricos entre estaciones, y así evitar la necesidad de cables aéreos entre esas estaciones. [24]

Costos de mantenimiento [ editar ]

Los costos de mantenimiento de las líneas pueden aumentar con la electrificación, pero muchos sistemas reclaman costos más bajos debido al menor desgaste del material rodante más liviano. [25] Hay algunos costos de mantenimiento adicionales asociados con el equipo eléctrico alrededor de la vía, como las subestaciones de energía y el cable de catenaria en sí, pero, si hay suficiente tráfico, la vía reducida y especialmente los menores costos de mantenimiento y funcionamiento del motor. exceder significativamente los costos de este mantenimiento.

Efecto chispas [ editar ]

Las líneas recién electrificadas a menudo muestran un "efecto de chispas", por lo que la electrificación en los sistemas ferroviarios de pasajeros conduce a saltos significativos en el patrocinio / ingresos. [26] Las razones pueden incluir que los trenes eléctricos se consideren más modernos y atractivos para viajar, [27] [28] un servicio más rápido y fluido, [26] y el hecho de que la electrificación a menudo va de la mano con una infraestructura general y material rodante. revisión / reemplazo, que conduce a una mejor calidad del servicio (de una manera que teóricamente también podría lograrse haciendo actualizaciones similares pero sin electrificación). Cualesquiera que sean las causas del efecto de las chispas, está bien establecido para numerosas rutas que se han electrificado durante décadas. [26] [27]

Transporte ferroviario de doble pila [ editar ]

Debido a la restricción de altura impuesta por los cables aéreos, los trenes de contenedores de doble apilado han sido tradicionalmente difíciles y raros de operar bajo líneas electrificadas. Sin embargo, los ferrocarriles de India , China y África están superando esta limitación mediante la instalación de nuevas vías con mayor altura de catenaria.

Estas instalaciones se encuentran en el Corredor de Carga Occidental Dedicado en la India, donde la altura del cable es de 7,45 metros para acomodar trenes de contenedores de doble pila sin la necesidad de vagones de pozo .

Ventajas [ editar ]

  • Sin exposición de los pasajeros a los gases de escape de la locomotora.
  • Menor costo de construcción, funcionamiento y mantenimiento de locomotoras y unidades múltiples.
  • Mayor relación potencia / peso (sin tanques de combustible a bordo), lo que resulta en
    • Menos locomotoras
    • Aceleración más rápida
    • Límite de poder práctico más alto
    • Límite superior de velocidad
  • Menos contaminación acústica (funcionamiento más silencioso)
  • Una aceleración más rápida despeja las líneas más rápidamente para hacer circular más trenes en la vía en usos ferroviarios urbanos
  • Reducción de la pérdida de potencia a mayores altitudes (para la pérdida de potencia, consulte Motor diésel )
  • Independencia de los costos de funcionamiento de los precios fluctuantes del combustible
  • Servicio a estaciones subterráneas donde los trenes diésel no pueden operar por razones de seguridad.
  • Reducción de la contaminación ambiental, especialmente en áreas urbanas densamente pobladas, incluso si la electricidad es producida por combustibles fósiles.
  • Se adapta fácilmente a la recuperación de frenos de energía cinética mediante supercondensadores
  • Viaje más cómodo en varias unidades, ya que los trenes no tienen motores diésel por suelo radiante
  • Eficiencia energética algo mayor [29], en parte debido al frenado regenerativo y a la menor pérdida de potencia al "ralentí"
  • Fuente de energía primaria más flexible: puede utilizar carbón, energía nuclear o renovable (hidráulica, solar, eólica) como fuente de energía primaria en lugar de gasoil.
  • Si toda la red está electrificada, la infraestructura diésel, como las estaciones de servicio, los patios de mantenimiento y, de hecho, la flota de locomotoras diésel se puede retirar o destinar a otros usos; este suele ser el caso comercial a favor de la electrificación de las últimas líneas de una red, en caso contrario. los costos serían demasiado altos. Tener un solo tipo de fuerza motriz también permite una mayor homogeneidad de la flota, lo que también puede reducir los costos.

Desventajas [ editar ]

El Royal Border Bridge en Inglaterra , un monumento protegido . Agregar catenaria eléctrica a estructuras más antiguas puede ser un costo elevado de los proyectos de electrificación.
La mayoría de las electrificaciones aéreas no permiten suficiente espacio para un automóvil de dos pilas . Cada contenedor puede tener una altura de 9 pies 6 pulgadas (2,90 m) y el fondo del pozo está a 1 pie 2 pulgadas (0,36 m) por encima del riel , lo que hace que la altura total sea de 20 pies 2 pulgadas (6,15 m), incluido el vagón del pozo. [30]
  • Costo de electrificación: la electrificación requiere que se construya una infraestructura completamente nueva alrededor de las vías existentes a un costo significativo. Los costos son especialmente altos cuando los túneles, puentes y otras obstrucciones deben modificarse para despejarlos . Otro aspecto que puede elevar el costo de la electrificación son las alteraciones o actualizaciones de la señalización ferroviaria necesarias para las nuevas características del tráfico y para proteger los circuitos de señalización y los circuitos de vía de la interferencia de la corriente de tracción. La electrificación puede requerir cierres de líneas mientras se instala el nuevo equipo.
  • Aspecto: las estructuras y el cableado de la línea aérea pueden tener un impacto paisajístico significativo en comparación con una línea no electrificada o electrificada de tercer carril que solo tiene equipos de señalización ocasionales sobre el nivel del suelo.
  • Fragilidad y vulnerabilidad: los sistemas aéreos de electrificación pueden sufrir graves perturbaciones debido a pequeñas fallas mecánicas o efectos de fuertes vientos que provocan que el pantógrafo de un tren en movimiento se enrede con la catenaria , arrancando los cables de sus soportes. El daño a menudo no se limita al suministro de una vía, sino que se extiende también a las vías adyacentes, lo que provoca que toda la ruta se bloquee durante un tiempo considerable. Los sistemas de tercer carril pueden sufrir interrupciones en climas fríos debido a la formación de hielo en el carril conductor. [31]
  • Robo: el alto valor de la chatarra del cobre y las instalaciones remotas sin vigilancia hacen de los cables aéreos un objetivo atractivo para los ladrones de chatarra. [32] Los intentos de robo de cables activos de 25 kV pueden terminar en la muerte del ladrón por electrocución. [33] En el Reino Unido, se afirma que el robo de cables es una de las mayores fuentes de retrasos e interrupciones de los servicios ferroviarios, aunque esto normalmente se relaciona con el cable de señalización, que es igualmente problemático para las líneas diésel. [34]
  • Incompatibilidad: Los trenes diésel pueden circular por cualquier vía sin electricidad o con cualquier tipo de electricidad ( tercer carril o línea aérea , CC o CA, y en cualquier voltaje o frecuencia). No así los trenes eléctricos, que nunca pueden funcionar en líneas no electrificadas y que incluso en líneas electrificadas solo pueden funcionar en uno o pocos sistemas eléctricos para los que están equipados. Incluso en redes totalmente electrificadas, suele ser una buena idea tener algunas locomotoras diésel para el mantenimiento y reparación de trenes, por ejemplo, para reparar líneas aéreas rotas o robadas, o para colocar nuevas vías. Sin embargo, debido a problemas de ventilación, es posible que los trenes diésel deban prohibirse en ciertos túneles y estaciones de trenes subterráneos, lo que mitiga un poco la ventaja de los trenes diésel.
  • Las aves pueden posarse en partes con diferentes cargas y los animales también pueden tocar el sistema de electrificación. Los animales muertos atraen a los zorros u otros depredadores [35], lo que conlleva el riesgo de colisión con los trenes.
  • En la mayoría de las redes ferroviarias del mundo, la altura libre de las líneas eléctricas aéreas no es suficiente para un vagón contenedor de doble pila u otras cargas inusualmente altas. Es extremadamente costoso actualizar las líneas electrificadas a los espacios libres correctos (21 pies 8 pulgadas o 6,60 m) para tomar trenes de contenedores de doble apilado.

Electrificación mundial [ editar ]

A partir de 2012, las pistas electrificadas representan casi un tercio del total de pistas a nivel mundial. [8]

La red ferroviaria suiza es la red totalmente electrificada más grande del mundo y una de las dos únicas que lo logra, la otra es Armenia. India y China tienen la mayor longitud de ferrocarril electrificado con poco más del 70% de la red. [36] Varios países tienen una longitud de electrificación cero.

Varios países han anunciado planes para electrificar toda o la mayor parte de su red ferroviaria, como los ferrocarriles de la India , los ferrocarriles de Israel y Nederlandse Spoorwegen .

Ver también [ editar ]

  • Unidad múltiple eléctrica a batería
  • Locomotora a batería
  • Conducto de recogida de corriente
  • Colector de corriente
  • Electrificación dual
  • Electromote
  • Fuente de alimentación a nivel del suelo
  • Historia de la locomotora eléctrica
  • Experimentos iniciales de electrificación NY NH HR
  • Lista de sistemas de electrificación ferroviaria
  • Lista de sistemas de tranvía por ancho y electrificación
  • Multi-sistema (carril)
  • Rieles conductores aéreos
  • Electrificación ferroviaria en los Estados Unidos
  • Sistema de contacto de espárrago
  • Pilón de corriente de tracción
  • Central eléctrica de tracción
  • Subestación de tracción

Referencias [ editar ]

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Fuentes [ editar ]

Inglés [ editar ]

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Ruso [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Página web técnica ferroviaria
  • Ferrocarriles electrificados