Resumen de Análisis de las distancias y tiempos de frenado de los trenes formados por locomotora y vagones para velocidades estándar
- español
El transporte por ferrocarril ha observado una evolución notable desde su nacimiento en torno a las explotaciones mineras del pasado hasta la actualidad, en la que se configura como un elemento vertebrador de primer orden en todos los países donde se encuentra implantado. Sin embargo, por su naturaleza, conlleva un punto crítico: la seguridad a la hora de frenar los vehículos ferroviarios; hasta tal punto, que se puede afirmar con toda propiedad, que los trenes están diseñados (de forma redundante) para asegurar eficazmente su detención. Los trabajos de investigación en este terreno, ni mucho menos se pueden considerar terminados.
Las mejoras introducidas en los sistemas de frenado han sido fruto de las décadas de investigación desde los primitivos dispositivos manuales, hasta los sistemas de frenado automático, combinados con otros de tipo complementario, tales como el freno por corrientes de Foucault, freno de recuperación o freno reostático. Estos tipos de frenado se han revelado sumamente eficaces, hasta el punto de poder, en determinadas condiciones, detener el vehículo sin tener que recurrir al freno convencional automático por aire comprimido. La demostración más palpable de la potencia de un sistema de freno es, sin duda, su capacidad de frenar en una distancia y tiempo determinados, partiendo de una alta velocidad: Ahí está el caso del TGV francés, que, en Abril de 2007, en la línea París ¿ Estrasburgo, superó los 570 Km/h. Recientemente, un Maglev japonés superó los 600 Km/h. Como es sabido, este tipo de transporte dispone los elementos motrices sobre el camino (de desplazamiento, que no de rodadura) en vez de sobre el vehículo (denominado tren de levitación magnética), el cual se desplaza a unos 10 mm por encima del plano de deslizamiento, gracias a los potentes campos magnéticos desarrollados, que interactúan entre el vehículo y el camino, unos para alzarlo del suelo y otros para desplazarlo linealmente. Con todo, este tipo de vehículo no puede ser considerado un tren convencional, dado que no rueda sobre carriles.
El presente trabajo se ha enfocado dentro de la misma línea de investigación que permitió en el pasado acortar los tiempos y las distancias de frenado, valorando, en este caso, las posibilidades de reducir el tiempo de transmisión de la orden de freno, desde la locomotora hacia los vehículos remolcados. Para ello, utilizando el mismo fluido motor de freno (aire comprimido), se ha estudiado el comportamiento del mismo, introduciendo cambios en su densidad (variando la temperatura) y simulando una orden de freno, mediante apertura brusca a la atmósfera del circuito neumático, para estudiar los tiempos de llegada de la onda de presión generada, al extremo final del circuito.
Las variaciones de temperatura, provocadas en el fluido encargado de transmitir la orden de freno, modifican, a su vez, la densidad del aire a presión, en el seno de un conducto cerrado. Con ello, se varía la celeridad de la onda de presión resultante, dando lugar a un acortamiento del tiempo de transmisión de la misma. Cabe recordar que, en un segundo a 72 km/h, el vehículo recorre 20 m: Toda reducción de los tiempos muertos entre la elaboración de la orden de freno y el comienzo de ejecución de la misma incide claramente sobre la seguridad en la circulación de los vehículos ferroviarios y constituye un avance en este sentido.
El autor de esta tesis es en la actualidad trabajador de la empresa Renfe Ancho Métrico, con una experiencia de más de treinta años, iniciados en la empresa FEVE. Durante más de dos tercios de esa andadura se dedicó a la docencia, dentro de la empresa; fruto de la cual fue la elaboración de más de una docena de manuales técnico ¿ formativos. Precisamente, gracias a esa actividad docente, puede valorar las posibles aportaciones del presente trabajo, señalando, como la más interesante, la reducción de los tiempos de transmisión de las órdenes de freno por modificación de ciertas condiciones del fluido motor (densidad, temperatura), sin menoscabo de otras que se mantienen, como la ausencia de circuito de retorno, el ser antideflagrante, su economía de producción y ser almacenable.
Palabras clave: Ferrocarriles; sistemas de frenado de los trenes; distancia de parada; tiempo de transmisión de la orden de freno; freno automático; densidad del aire; temperatura del aire; celeridad de la onda de presión; tiempo muerto.
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ABSTRACT.
Rail transport has drastically evolved since its birth around the mining of the past to the present in which it is configured as a core element of the first order in all countries where it is implanted. However, by its nature, it involves a critical point: safety when braking railway vehicles. It can even be said that trains are designed (redundantly) to effectively secure their come to halt. Research work in this field cannot be considered closed.
The result of decades of research have promoted improvements in braking systems, from primitive manual devices, to automatic braking systems, combined with other complementary type, such as eddy current brake, brake recovery or dynamic brake. These types of braking have proved highly effective, to the point of being able, under certain conditions, to stop the vehicle without having to resort to conventional automatic compressed air brake. The clearest evidence of the enormous power of a braking system is undoubtedly its ability to stop in a certain distance and time, based on a high speed: There's the case of the French TGV, which, in April 2007, the Paris - Strasbourg exceeded 570 km/h. Recently, a Japanese maglev exceeded 600 km/h. As is known, this type of transport has the driving elements on the road (shifting, not running) rather than on the vehicle (called magnetic levitation train), which moves about 10 mm above the plane sliding, developed by powerful magnetic fields that interact with the vehicle and the road, some to lift it from the ground and others to promote the lineal movement. However, this type of vehicle cannot be considered a conventional train, since it provides no rail wheels.
The present work has been focused in the same research field, that in the past led to shorten the stopping distances, appreciating, in this case, the possibilities of reducing the transmission time of the order brake from the locomotive to towed vehicles. To do this, using the same engine brake fluid (compressed air) the behavior has been tested introducing changes in density (varying the temperature) and simulating a brake order by abrupt opening to the atmosphere of the pneumatic circuit, to study the times of arrival of the pressure wave generated at the end of the circuit.
The temperature variations induced in the fluid used as transmitting brake control, modify, in turn, the density of pressurized air within a closed conduit. Thus the speed of the resulting pressure wave is varied, resulting in a shortening of transmission thereof. It is recalled that in a second to 72 km/h, the vehicle travels 20 meters. Any reduction in downtime between making the order brake and the start of implementation of it clearly affects the safety circulation rail vehicles and is a step in this direction.
The author of this thesis is currently working in the company Renfe Metric Gauge, with an experience of over thirty years, the company initiated in FEVE. For more than two thirds of that career was devoted to teaching, within the company; the result of which was the development of more than a dozen technical manuals - training. Indeed, thanks to this teaching, can assess the potential contribution of this paper, pointing, as the most interesting, reducing transmission times orders brake modification of certain terms of the working fluid (density, temperature) without prejudice to others that remain, as no feedback loop, the explosion being, the economy of production and be storable.
Keywords: Railways, train braking system, stopping distance, transmission time brake order, automatic brake, air density, air temperature, pressure wave speed, downtime.
