Principios Físicos y Operacionales de la Tracción Ferroviaria

Conceptos Fundamentales de la Tracción Ferroviaria

• Masa Adherente: Masa de la locomotora soportada por los ejes motores.
• Adherencia Ferroviaria: Rozamiento relativo entre el acero de la rueda y el acero del carril. Oscila, según las condiciones, entre el 5% y el 35%.
• Esfuerzo de Tracción: El máximo esfuerzo de tracción de una locomotora es el producto de su masa adherente por el coeficiente de adherencia real (instantáneo) entre rueda y carril.

Resistencias que Afectan la Marcha del Tren

Resistencia en Recta y Horizontal

Causas de la resistencia en tramos rectos y horizontales:

• La propia rodadura.
• Los rozamientos en cojinetes y cajas de grasa.
• Rozamientos internos por la entrada y salida de aire.
• Pérdidas energéticas.

Resistencia Aerodinámica

Generada por el roce y choque del aire. Son las más importantes, sobre todo para velocidades mayores de 200 km/h.

Factores de Dependencia

• Acción del aire sobre el frontal de la locomotora y las paredes laterales de los vehículos.
• Efecto de los remolinos y turbulencias entre coches y entre las cajas de los vehículos y el suelo.
• Efecto de succión por vacío en la cola del tren.
• El viento y su dirección (el peor caso es a 45º opuesto al sentido de marcha).

Tipos de Resistencia Aerodinámica

1. Frontal.
2. Lateral: Depende de las zonas abiertas entre coches y el rozamiento del aire sobre las paredes laterales.
3. De Cola (Succión).

Características y Mitigación

• Siguen las leyes de fluidos.
• Se estudian en túneles de viento o aerodinámicos.
• Medidas para reducirla: evitar abrir ventanas y cuidar la forma del tren.
• Es fundamental evitar la discontinuidad entre vehículos.
• Es más rentable utilizar trenes largos, ya que se reducen las resistencias específicas.

Resistencias en Aceleración

En aceleración o frenado aparecen las fuerzas de inercia, las cuales se oponen a modificar el régimen de marcha a velocidad constante. Existe la posibilidad de aceleración de un tren en cualquier instante de su marcha.

Resistencia en Arranque

El arranque exige un gran esfuerzo de la locomotora. Las resistencias en arranque son mucho mayores que el resultado de aplicar V=0 a las fórmulas de resistencia estándar.

Factores que Aumentan la Resistencia en Arranque

• Esencialmente, la inercia de las masas rotatorias.
• Función de las cajas de grasas, el tiempo de parada, etc.
• Depende de la carga y el número de ejes totales.

Nota: Es más fácil arrancar un tren de mercancías que uno de viajeros. Todo tren necesita poder arrancar en el punto más desfavorable de su recorrido para prever cualquier posible incidencia.

Agentes Intervinientes en la Explotación Ferroviaria

Administrador de Infraestructuras

Responsable de la infraestructura e instalaciones y su mantenimiento, prestaciones y capacidad de la línea, oferta y distribución de surcos, y servicios adicionales.

Operador Ferroviario

Responsable del producto que ofrece y cómo lo comercializa, los trenes y su mantenimiento, tripulaciones y personal de apoyo.

Cliente

Usuario final del servicio.

Otros agentes clave incluyen el Regulador y las Agencias de Seguridad.

Capacidad de la Línea Ferroviaria

Definiciones

• Capacidad de la Línea: Número de trenes que pueden circular por una determinada infraestructura en un periodo de tiempo determinado.
• Grado de Saturación: Cociente entre el número de trenes en circulación y el número de trenes realmente posible.

Factores que Influyen en la Capacidad

• Topología de la infraestructura.
• Distancia entre estaciones.
• Características del tren.
• Sistemas de seguridad y control.

Estrategias para el Aumento de Capacidad

Referentes a la Infraestructura

• Mejora de las líneas.
• Desdoblamiento de vías únicas.
• Modernización de aparatos de vía.
• Modernización de las vías de adelantamiento.

Referentes a la Tracción

• Electrificación de la línea.
• Incorporación de locomotoras bi-modo.

En la Organización del Servicio Ofrecido

• Aumento de la velocidad.
• Formación de paquetes de trenes.
• Ajuste en la programación.

Referentes a las Instalaciones de Seguridad y Comunicaciones

• Modificación de cantones.
• Banalización de vías (uso de vías en ambos sentidos).
• Modernización de sistemas de seguridad y de bloqueo.