El estado del tren de alta velocidad y una mirada al mañana

En el siglo XXI, el panorama del transporte global está cambiando. Todos los políticos, ingenieros y planificadores quieren trasladar a más personas, más rápido y más limpiamente. En medio del frenesí de ideas innovadoras y descabelladas, los viajes en tren de alta velocidad han pasado a primer plano. Es un logro silencioso y una solución confiable para un tránsito interurbano e interpaíses eficiente, sostenible y rápido.

Desde las prósperas economías de Europa y Asia hasta los florecientes mercados de Medio Oriente y Estados Unidos, se están planificando, ampliando y mejorando redes ferroviarias de alta velocidad se mire donde se mire. Se está utilizando una combinación de trenes tradicionales y de levitación magnética (maglev), alcanzando velocidades que alguna vez fueron materia de ciencia ficción. Mientras fijamos nuestra mirada hacia el futuro, vale la pena tomar una instantánea del estado actual del ferrocarril de alta velocidad, un campo donde convergen la tecnología, la brillantez de la ingeniería y las visiones de un mañana más verde.

Cuando se habla de tren de alta velocidad, diferentes autoridades y jurisdicciones utilizan terminología diferente. Sin embargo, en general, pocas personas estarán en desacuerdo con que usted clasifique un sistema como “tren de alta velocidad” si implica velocidades superiores a 250 km/h (155 mph). Los trenes que son rápidos, pero no tanto, reciben el título diminuto de “tren de alta velocidad” para indicar servicios que operan más rápido que los ferrocarriles tradicionales, pero no excesivamente.

Japón fue el primer país en desarrollar una red ferroviaria de alta velocidad funcional según la definición moderna, con sus mundialmente famosas líneas Shinkansen. El país fue líder en tecnología ferroviaria durante mucho tiempo, con sus trenes de la Serie 0 de primera generación capaces de alcanzar 210 km/h en servicio rentable ya en 1964. Esta velocidad se aumentó rápidamente a 220 km/h, y se lograron mejoras incrementales. ha continuado desde entonces. Hoy en día, las líneas Shinkansen más rápidas circulan a hasta 320 km/h. En las pruebas realizadas en 1996, un tren Shinkansen convencional alcanzó una velocidad máxima de 443 km/h, pero los servicios regulares no se acercan a esta cifra superior.

Es un estribillo común en otros servicios de todo el mundo. El famoso TGV francés alcanza una velocidad máxima de 320 km/h en servicio, al igual que la línea ONCF Al Boraq en Marruecos. España y Corea circulan en sus respectivas redes a un máximo de 310 y 305 km/h respectivamente. Los trenes alemanes del sistema Intercity Express están autorizados a circular a una velocidad máxima de 330 km/h, pero sólo para superar los retrasos en la línea de Frankfurt a Colonia. Por lo demás, la máxima nacional es también de 320 km/h.

Sin embargo, a China le gusta hacer las cosas un poco más rápido. El país se ha enamorado del tren de alta velocidad en las últimas décadas. Por kilometraje, ahora alberga más de dos tercios de todos los trenes de alta velocidad del mundo. Los trenes CR Fuxing del país circulan regularmente a hasta 350 km/h y fueron los primeros modelos producidos en el país sin tecnología patentada y autorizada de fabricantes extranjeros. En las pruebas alcanzaron velocidades de hasta 420 km/h. Los trenes CRH Hexie del país circulan a la misma velocidad, pero han sido incluso más rápidos en las pruebas, con un ejemplo no modificado que registró un máximo de 487 km/h.

De hecho, la mayoría de los operadores ferroviarios han intentado maximizar sus trenes de alta velocidad en algún momento. La SNCF de Francia es conocida por utilizar trenes TGV altamente modificados en busca de la gloria, logrando el récord absoluto de velocidad de los trenes de acero en 2007. Un sistema de punto de venta TGV muy modificado alcanzó una impresionante cifra de 574,8 km/h, equipado con ruedas más grandes y funcionando. en una línea aérea sobrevolteada de 25 kV a 31 kV. El tren recibió el nombre V150, por la velocidad objetivo de 150 metros por segundo (540 km/h).

El hecho es que la mayoría de los ferrocarriles de alta velocidad tienen trenes capaces de alcanzar velocidades muy altas, pero los servicios regulares funcionan a un ritmo más tranquilo por varias razones. Si bien es posible que muchos trenes de alta velocidad superen los 400 km/h, estas velocidades nunca se alcanzan en el servicio regular.

La historia francesa de perseguir récords pone de relieve algunos de los desafíos que supone hacer circular trenes sobre rieles de acero a velocidades más altas. Por ejemplo, los cables de catenaria que suministran electricidad pueden causar problemas. Los cables se excitan con una perturbación ondulatoria mediante el contacto del pantógrafo del tren. Esta onda viaja a la velocidad determinada por la masa del cable por unidad de longitud y su tensión. Si el tren viaja lo suficientemente rápido como para atrapar esta ola, puede provocar grandes oscilaciones verticales del cable caternario, causando daños o pérdida de suministro de energía al tren. Un intento de récord en 1990 aumentó masivamente la tensión en los cables del caternario para evitar este problema, aumentando la velocidad crítica del caternario. Aún así, los medidores registraron que los cables catertarios oscilaban casi 30 cm cuando el tren alcanzaba una velocidad de 515 km/h.

Un problema más común en los trenes de alta velocidad es el boom del túnel, provocado por el efecto pistón. Cuando un tren entra en un túnel, el aire que está delante no tiene adónde ir, salvo el pequeño espacio entre el tren y el túnel mismo. El tren acaba actuando como un pistón en un cilindro, impulsando el aire por delante. En el caso de los trenes de alta velocidad, esto puede generar una onda de choque que genera un gran estallido cuando llega a la salida del túnel. La fuerza de la onda de choque aumenta con el cubo de la velocidad del tren, por lo que velocidades más altas crean choques enormemente mayores. Las técnicas para reducir esto implican perfilar aerodinámicamente trenes y túneles de ventilación, similar a poner un silenciador en un arma de fuego. De todos modos, este problema afecta los esfuerzos en Japón, España, Francia y otros lugares para impulsar sus líneas de alta velocidad a velocidades operativas más rápidas.

Además, las propias orugas de acero deben estar perfectamente alineadas para soportar el funcionamiento a alta velocidad. Por ejemplo, la red TGV alinea los carriles con una tolerancia de tan solo 1 mm. Lograr y mantener esto en toda una red es costoso. Las velocidades más altas requieren tolerancias más finas y un mantenimiento más regular, ya que un tren que se mueve más rápido necesariamente causa un mayor desgaste al poner más energía en la vía.

En general, los operadores ferroviarios han hecho cálculos sobre los beneficios de un funcionamiento más rápido frente a los costos involucrados. La mayoría han aterrizado a velocidades operativas habituales de entre 300 y 350 km/h. Eso es lo suficientemente rápido como para hacer que sus servicios sean atractivos, pero lo suficientemente razonable como para mantener las líneas operando de manera sustentable.

Como nuevo líder mundial en trenes de alta velocidad, China tiene una serie de proyectos en marcha para impulsar sus redes ferroviarias a velocidades cada vez más altas. El China State Railway Group ha publicado especificaciones provisionales para su nuevo tren CR450, destinado a alcanzar velocidades operativas de hasta 400 km/h. Este nivel de operación plantea nuevos desafíos operativos, requiriendo nuevos estándares para los sistemas de señalización y monitoreo de vías. Además, se está poniendo un gran esfuerzo en reducir el ruido en el habitáculo; Normalmente, un tren que viaja a 400 km/h es 3 dB más ruidoso que a 350 km/h. En las pruebas ya se han realizado dos trenes de pruebas CR400BF-J circulando en direcciones opuestas a 435 km/h para determinar los riesgos involucrados a altas velocidades de paso. El récord mundial de velocidad de aproximación de 870 km/h se alcanzó sin incidentes.

China también está invirtiendo mucho en tecnología maglev, que promete velocidades más altas con trenes flotantes magnéticamente y al mismo tiempo elimina las frustraciones de los cables, rieles y ruedas caternarios. El Shanghai Maglev está en funcionamiento comercial desde 2004 y alcanza regularmente una velocidad máxima de 430 km/h. Sólo discurre por un corto trazado de 29,9 kilómetros, con un recorrido que dura apenas 8 minutos. En cualquier caso, supera a toda la competencia ferroviaria en términos de velocidad máxima operativa regular. Alguna vez se programó la expansión de la línea, pero los servicios ferroviarios regulares han obstaculizado los esfuerzos para llevarla más allá de su recorrido actual que sirve al Aeropuerto Internacional de Pudong.

Sin embargo, China tiene ambiciones más serias de maglev y recientemente lanzó un tren de prueba capaz de alcanzar una velocidad máxima de 600 km/h. El tren se basa en la tecnología Transrapid Maglev de Alemania. Inicialmente se esperaba que entrara en servicio en 2025, pero los planes actuales para una red operativa de levitación magnética siguen sin estar claros. Algunos comentaristas esperan que el nuevo tren se utilice primero en los corredores entre Guangzhou y Shenzhen y Shanghai y Hangzhou, donde se espera que los flujos de pasajeros sean lo suficientemente altos como para cubrir los gastos de construcción de la “vía” avanzada de levitación magnética.

Si bien carece de una línea pública de levitación magnética operativa, Japón quizás todavía esté a la cabeza en esta área. El país ha desarrollado el tren maglev Serie L0, que actualmente ostenta el récord mundial de velocidad para vehículos ferroviarios con 603 km/h. Existen planes firmes para una red maglev, cuya construcción comenzará en 2014. Inicialmente se esperaba que la sección inicial que une Tokio con Nagoya se inaugurara en 2027, aunque la fecha de inicio del servicio comercial aún no se ha confirmado. Se espera que en 2037 le siga el tramo Nagoya-Osaka. Se espera que los trenes circulen a una velocidad operativa de 500 km/h, lo que acortará el tiempo de viaje entre Tokio y Osaka a sólo 67 minutos. Es un gran ahorro de tiempo en comparación con el viaje de 4 horas logrado por los primeros trenes Shinkansen en 1964.

Actualmente, Asia está avanzando con las últimas tecnologías y la mayor cantidad de ferrocarriles, mientras que España ha descifrado el código del ferrocarril de alta velocidad barato, tanto en términos de precios de billetes como de construcción. Mientras tanto, Marruecos ha traído el ferrocarril de alta velocidad a África, y países como Irán y Chile están ansiosos por unirse a la fiesta. Estados Unidos va a la zaga y California se está tomando su tiempo para establecer una carrera, pero está en camino. Mientras tanto, los australianos se ríen entre dientes cuando la idea flota sin sentido como un punto cada vez que se acercan nuevas elecciones.

Sin embargo, visto globalmente, el futuro del ferrocarril de alta velocidad es brillante. Promete un tránsito limpio y eficiente a velocidades lo suficientemente rápidas como para hacer que los viajes aéreos sean menos deseables. Mientras el mundo busca reducir las emisiones y trasladar a más personas que nunca, el tren de alta velocidad promete seguir cumpliendo. Japón, China y Europa ofrecen un brillante ejemplo de su valor; aquellos ansiosos por tenerlo sólo necesitan encontrar corredores adecuados y la voluntad política para firmar los cheques. ¡Es más fácil decirlo que hacerlo!

Imagen de portada: “CR400BF” de N509FZ.