Sistema de electrificación ferroviaria


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 múltiples eléctricas ( vagones de pasajeros con sus propios motores) o ambas. La electricidad generalmente se genera 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 empresa de servicios públicos . 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 y que generalmente toma una de dos formas: una línea aérea , suspendida de postes o torres a lo largo de la vía o de estructuras o techos de túneles, o un tercer riel montado en nivel de la vía y contactado por una " zapata de recogida " deslizante . Tanto los sistemas de cables aéreos como los de tercer riel generalmente usan los rieles como conductor de retorno, pero algunos sistemas usan un cuarto riel separado para este propósito.

En comparación con la alternativa principal, 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 y más receptivas y fiables que las diésel. No tienen emisiones locales, una ventaja importante en túneles y áreas 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. Mientras que las locomotoras diésel queman productos derivados del petróleo, la electricidad puede generarse a partir de diversas fuentes, incluida la energía renovable. [1]Históricamente, las preocupaciones sobre la independencia de los recursos han jugado un papel 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 (ya que los trenes eléctricos necesitan terceros rieles o cables aéreos) y una vulnerabilidad a las interrupciones de energía. [1] Las locomotoras electrodiésel y las unidades múltiples electrodiésel mitigan estos problemas en cierta medida, ya que son capaces de funcionar con energía diésel durante un apagón 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. Solía ​​​​haber una preocupación histórica por el transporte ferroviario de doble pila con respecto a los espacios libres con líneas aéreas [1] pero ya no es universalmente cierto a partir de 2022 , con Indian Railways [4] y China Railway [5] [6] [7 ] trenes eléctricos de carga de doble pila que operan regularmente bajo líneas aéreas.

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]


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 con el ferrocarril Guangzhou-Shenzhen .
Zona de transición del tercer riel al suministro de cables aéreos en la Línea Amarilla de Chicago (el "Skokie Swift"), que se muestra poco antes de la conversión a la operación del tercer riel en septiembre de 2004.
Una de las primeras subestaciones de electrificación ferroviaria en Dartford
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 de Francia, España, Italia, Reino Unido, Países Bajos, Bélgica y Turquía funcionan por debajo de 25  kV, al igual que las líneas de alta potencia de la antigua Unión Soviética.
Locomotoras eléctricas debajo de una línea aérea de 15  kV CA en Suecia
Nottingham Express Transit en el Reino Unido utiliza una sobrecarga de 750  V  CC, al igual que la mayoría de los sistemas de tranvía modernos.
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.
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 bogie de un MP 05 , que muestra la rueda de acero con pestaña dentro de la rueda con neumáticos de goma , así como la zapata de contacto vertical en la parte superior del riel de acero .
Bogie de un vehículo MP 89 Paris Métro . La zapata de contacto lateral se encuentra entre los neumáticos de goma.
Imagen de un cartel de alta tensión sobre un sistema de electrificación ferroviaria
Sistema de CA de 15  kV 16,7  Hz utilizado en Suiza
La central eléctrica de Lots Road en un cartel de 1910. Esta central eléctrica privada, utilizada por el metro de Londres , proporcionó a los trenes y tranvías de Londres un suministro de energía independiente de la red eléctrica principal.
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 libre para un automóvil de dos pisos . Cada contenedor puede tener 2,90 m (9 pies y 6 pulgadas) de altura y el fondo del pozo está a 0,36 m (1 pie y 2 pulgadas) por encima del riel , lo que hace que la altura total sea de 6,15 m (20 pies y 2 pulgadas), incluido el vagón del pozo. [33]