Estudio sobre la compatibilidad de un sistema de metro ligero con la red del metropolitano y cercana

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Estudio sobre la compatibilidad de un sistema de
metro ligero con la red del metropolitano y
cercanías de Madrid

• Margarita Novales Ordax
• Alfonso Orro Arcay
• Miguel Rodríguez Bugarín

Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología
(CICYT). Proyecto de Investigación y Desarrollo
Tecnológico TRA99-0291
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Origen del problema

• Problema
• Compatibilización de metro ligero con cercanías y
  metropolitano de Madrid.
• Origen
• Varios proyectos de líneas de metro ligero en las
  afueras de Madrid.
• Existencia de las redes de metro y cercanías.
• La compatibilización mejoraría la penetración de
  estos sistemas en el centro urbano.

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Tren-Tranvía

• Qué es un tren-tranvía?
• Operación continuada de vehículos de metro ligero
  sobre la infraestructura ferroviaria
  convencional, junto con material móvil
  ferroviario clásico
• Operación de metros ligeros en CC sobre rutas
  ferroviarias convencionales utilizadas por trenes
  diesel de mercancías
• Utilización de diferentes sistemas de
  alimentación eléctrica o,
• Uso de un sistema de propulsión híbrido
  (diesel/750 V CC).

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Tren-Tranvía
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Ventajas del tren-tranvía
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Aspectos técnicos

• Tensión de electrificación.
• Ancho de vía.
• Gálibo.
• Tipo de carril / Perfil de llanta.
• Resistencia estructural de la caja.
• Sistemas de seguridad y comunicaciones.
• Acceso de viajeros.
• Compatibilidad funcional de vehículos.

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Tensión de electrificación

• Problema
• Metro ligero 600 750 V CC
• Metro de Madrid 600 V CC
• Metrosur 1500 V CC
• Cercanías de Renfe 3000 V CC
• Soluciones
• Vehículo bitensión.
• Adaptación de la alimentación eléctrica del metro
  ligero a la tensión del sistema anfitrión.
• Otras pilas de combustible, baterías, vehículo
  diesel-eléctrico, etc.

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Ancho de vía

• Problema
• Metro ligero 1435 mm.
• Metro de Madrid 1445 mm.
• Metrosur 1445 mm.
• Cercanías de Renfe 1668 mm.
• Soluciones
• Con metro
• Metro ligero en su mismo ancho.
• Con cercanías
• Ancho metro ligero 1668 mm.
• Sistema de vía de tres o cuatro carriles.
• Vehículos de rodadura desplazable.

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Gálibo

• Problema
• Cajas metro ligero más estrechas que las de
  ferrocarril convencional
• Se respeta el gálibo del sistema anfitrión.
• Problema de acceso en estaciones.
• Si vehículos de piso bajo ? posibles
  interferencias a nivel del rodaje y bajos del
  vehículo con elementos de la vía y señalización.
• Soluciones
• Estudio gálibo inferior del vehículo.

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Tipo de carril / Perfil de llanta

• Problema
• Pestaña tranviaria más estrecha y menos profunda
  ? problemas de guiado al paso por desvíos y
  travesías.

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Tipo de carril / Perfil de llanta

• Soluciones
• Perfil de llanta con pestaña estrecha, pero
  recrecido para asegurar guiado por vías
  ferroviarias. ? Elevación contracarriles.
• No emplear pestaña tranviaria.

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Resistencia estructural de la caja

• Problema
• Fichas UIC 617-5 y 625-7 ? vehículos ferroviarios
  esfuerzo en el tope de 1500 kN.
• Tranvías ? del orden de 200 kN.
• Tren-tranvía no puede cumplir fichas UIC
• Requisito visibilidad para circulación a la
  vista.
• Aumento de peso ? aumento costes de explotación.
• Modificación altura de los topes.
• Soluciones
• Resistencia vehículo 600 kN.
• Mejora seguridad activa
• Sistema señalización.
• Características de frenado vehículo.

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Sistemas seguridad y comunicaciones

• Problema
• No se debe disminuir el nivel de seguridad.
• Vehículos deben estar equipados con sistemas de
  operación compatibles con ambos sistemas.
• Vehículos perceptibles para ambos sistemas.
• Soluciones
• Duplicación sistema de señalización.
• Comprobar que los distintos sistemas no produzcan
  interferencias entre ellos.

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Acceso viajeros

• Menor ancho de caja de los metros ligeros
• Problema
• Queda una distancia horizontal entre el vehículo
  y el borde del andén en estaciones ferroviarias
  convencionales.
• Soluciones
• Escalones retráctiles que se despliegan en las
  estaciones ferroviarias convencionales.
• Desvío del eje del metro ligero en las estaciones
  acercándolo al andén.

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Acceso viajeros

• Diferentes alturas de andén
• Problema
• Necesidad de adaptación del vehículo para
  proporcionar acceso cómodo y seguro en todas las
  estaciones y paradas.
• Soluciones
• Escalones retráctiles para distintas alturas.
• Puertas a doble altura.
• Andenes de doble altura.
• Modificación de la cota de la vía.

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Acceso viajeros
Soluciones al acceso de viajeros
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Compatibilidad funcional vehículos

• Temas a considerar
• Pantógrafo adecuado para captación de corriente
  en los dos ámbitos de operación.
• Enganche en caso de avería ? manso para acoplar
  los enganches, permitiendo un remolque de
  emergencia por un vehículo ferroviario
  convencional.
• Señalización del vehículo disposición de las
  luces del vehículo compatible con la establecida
  en zona ferroviaria.

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Realizaciones

• Karlsruhe.
• Saarbrücken.
• Kassel.
• Sunderland.
• Otras ciudades.

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Karlsruhe

• Características
• Población 550 000 habitantes.
• Estación de tren 2 km al sur del centro urbano ?
  Necesidad de trasbordo a otros modos.
• Amplia red tranviaria operando en la ciudad.
• Experiencias anteriores de aprovechamiento de
  antiguas líneas ferroviarias, aunque eliminando
  las circulaciones pesadas al empezar a operar con
  el tranvía.
• Primera línea de tren-tranvía inaugurada en
  septiembre de 1992.

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Karlsruhe

• Condiciones previas
• Utilización vehículos que puedan circular por
  vías tranviarias (área urbana) y ferroviarias
  (DB), garantizando compatibilidad del material y
  seguridad.
• Cumplimiento de dos normas distintas EBO y
  BOStrab.
• Conexión de las dos redes.
• Nuevas paradas en líneas ferroviarias sin aumento
  del tiempo de viaje.

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Karlsruhe

• Tensión de Electrificación
• DB 15 kV 16 2/3 Hz.
• Tranvía 750 V CC.
• Equipamiento eléctrico adicional en sección
  central vehículo.
• Formato muy compacto ? No se elimina espacio para
  pasajeros (todo sobre suelo o bajo techo).
• Punto de cambio sección neutra de 170 m.
  Vehículo a la deriva. Zona sin restricciones.
• El vehículo cambia automáticamente de tensión de
  alimentación.
• El conductor sólo pone el regulador de tracción
  en neutro y observa el proceso en su pupitre.

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Karlsruhe

• Resistencia estructural caja
• Resistencia estructural de la caja del vehículo
  de tren-tranvía 600 kN.
• Informe pericial encargado por el Ministerio
  Alemán de Tráfico ? determinación de las
  condiciones de circulación del tren-tranvía por
  líneas ferroviarias.
• Sistemas seguridad y comunicaciones
• Tren-tranvía dotado con dos sistemas de seguridad
  diferentes
• INDUSI (repetición señales DB)
• IMU (con parada automática, AVG)
• Sistema de radio de la AVG y de la DB.

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Karlsruhe

• Perfil de llanta
• Problemas al paso por los desvíos de la DB
• Laguna más larga que en aparatos de vía
  tranviarios.
• Contracarril opuesto a laguna del corazón a
  demasiada distancia ? pestaña puede tropezar con
  este punto o introducir la rueda en la dirección
  no permitida.
• Solución
• Perfil de llanta especial ? Pestaña estrecha para
  carril tranviario, pero parte posterior de la
  rueda más ancha para contactar con contracarril
  (con entrecalle según estándares ferroviarios).
• Contracarriles elevados.

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Karlsruhe

• Acceso viajeros
• Coexistencia diferentes alturas de andén (200,
  380, 550 y 760 mm) ? escalones retráctiles.

• Resultados
• Aumento de 479 en número de pasajeros (de 553660
  a 2554976).
• 40 antiguos usuarios vehículo privado.
• Proporción de transporte público
• Ciudad 17
• Región 50
• Ciertas rutas 67

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Karlsruhe
Vehículo de Karlsruhe por vía urbana
Vehículo de Karlsruhe por vía ferroviaria
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Saarbrücken

• Características
• Población 196 000 habitantes.
• Tecnología similar a Karlsruhe pero con dos
  particularidades
• Los tranvías desaparecieron en 1965 ? no hay que
  considerar sus características previas.
• Vehículos de tren-tranvía de piso bajo.
• Primer tronco de línea inaugurado en octubre
  1997.

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Saarbrücken

• Tensión de Electrificación
• DB 15 kV 16 2/3 Hz.
• Tranvía 750 V CC.
• Solución como Karlsruhe.
• Diferencia sección neutra de 80 m.
• Resistencia estructural de la caja
• Razonamiento similar al de Karlsruhe.
• Gálibo
• La zona inferior del gálibo del tren-tranvía está
  a 75 mm de la vía, por lo que puede pasar por
  encima de los aparatos de vía de la DB.

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Saarbrücken

• Sistemas seguridad y comunicaciones
• Circulación principalmente a la vista, según
  BOStrab, salvo en vía única.
• La Köllertalbahn se explota como línea
  ferroviaria, con señal principal y avanzada.
  Detección de ocupación de las vías mediante
  contadores de ejes.

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Saarbrücken

• Perfil de llanta
• Perfil de rueda ferroviario.
• Colocación en zona urbana de un carril apropiado.
  Se utilizó Ph37a, y S49.

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Saarbrücken

• Acceso viajeros
• En zona urbana andenes a 350 y 200 mm de altura.
  Laguna horizontal de 75 mm.
• En zona ferroviaria andenes a 380 mm de altura.
  Laguna horizontal de 275 mm ? se cubre mediante
  un peldaño retráctil de 197 mm, quedando una
  laguna de 78 mm.
• Resultados
• Aumento del número de viajeros no tan
  espectacular como en Karlsruhe.

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Saarbrücken
Vehículo de Saarbrücken por vía urbana
Vehículo de Saarbrücken por vía ferroviaria
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Kassel

• Características
• Mayo 1995 extensión línea 5 a Baunatal (por
  línea privada de mercancías).
• 1999 extensión líneas 4 y 8 a Kaufungen
  Papierfabrik, y actualmente hasta Helsa (por una
  antigua línea de mercancías).
• Plan bimodal Regiotram 8 líneas, vehículos tipo
  Saarbrücken.
• Característica especial solución de cuatro
  carriles en estaciones.

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Kassel
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Sunderland

• Características
• Conexión de metro entre Sunderland y Newcastle,
  aprovechando línea de la Railtrack de Pelaw a
  Sunderland (14 km).
• No circulan vehículos ferroviarios eléctricos en
  esta línea ? se electrifica con 1500 V CC
  (tensión de metro).
• Ancho de vía Railtrack 1432 mm y metro 1435 mm.
  La mínima diferencia no supone problemas. Sólo
  limitación de velocidad en el punto de conexión.
• Sistemas de seguridad y comunicaciones
• Sistema tren-tierra utilizado en metro.
• Conexión con el IECC (Centro de Control
  Electrónico Integrado de la Railtrack).
• Mejora de la señalización sistema automático de
  protección de tren completo a prueba de fallos.

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Sunderland
36
Otras ciudades

• Nantes
• Strasbourg
• Geneva
• Kiel
• Bremen
• Aarhus
• Göteborg
• Tallinn

• Aachen
• Brussels
• Anvers
• Katowice
• Patra
• Valenciennes
• Liverpool

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Conclusiones

• Tensión electrificación
• Vehículo bitensión (1500 750 V CC metro, o 3000
  750 V CC cercanías).
• Adaptación alimentación eléctrica del metro
  ligero a la tensión del sistema anfitrión.
• Vehículo híbrido (diesel-eléctrico, ...).
• Ancho de vía
• Con metro ancho de 1445 mm.
• Con cercanías 1668 mm vía de tres o cuatro
  carriles vehículo rodadura desplazable.
• Gálibo
• Comprobar gálibo inferior del vehículo.
• Tipo de carril / Perfil de llanta
• Adaptación de la llanta (perfil tipo Karlsruhe).
  Con elevación de contracarriles.
• No emplear pestaña tranviaria (solución
  Saarbrücken).

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Conclusiones

• Resistencia estructural caja
• Vehículo de tren-tranvía con resistencia 600 kN.
• Mejora seguridad activa (sistema de señalización
  y características de frenado).
• Sistemas de seguridad y comunicaciones
• Vehículo equipado con sistemas compatibles con
  ambos ámbitos (duplicación señalización).
• Vehículos perceptibles en ambos ámbitos.
• Comprobación de no interferencias entre sistemas.
• Acceso viajeros
• Menor ancho de los vehículos escalones
  retráctiles desvío del eje.
• Diferentes alturas de andén escalones
  retráctiles puertas de doble altura andenes de
  doble altura modificación cota de vía.
• Compatibilidad funcional vehículos
• Comprobar los demás temas críticos para la
  compatibilidad.