El artículo El avance de los trenes muy veloces trata de los adelantos técnicos que han ido posibilitando el desarrollo de los trenes de alta velocidad, permitiendo la viabilidad técnica de trenes que pueden alcanzar hasta los 360 km/h. A continuación se reproduce un fragmento de dicho artículo.
Fragmento de El avance de los trenes muy veloces.
De Jean-Claude Raoul.
Los TGV están entre los trenes más ligeros del mundo si se miden por la relación peso total/número de asientos, pero se siguen revisando todas las partes del tren para encontrar nuevas formas de reducir la carga sobre las vías. Por ejemplo, los transformadores, que tienen la misión de suministrar los diferentes niveles de voltajes y frecuencias necesarios para los motores, están entre las partes más pesadas del tren. La construcción de transformadores con láminas de aluminio y de acero aleado con cobalto en lugar de hilos de cobre, ha permitido no hace mucho reducir su peso de 11 toneladas a 7,5.
Los nuevos trenes llevarán estos transformadores más ligeros. También su equipamiento electrónico pesará menos gracias al uso de un nuevo dispositivo compacto conocido como transistor bipolar de puerta aislada (IGBT). Estos transistores regularán con precisión la electricidad que se suministra a los motores de tracción, siendo la primera vez que se les usará en suministros de tal potencia. También se ha dedicado mucho trabajo a los asientos. Para ahorrar unos cuantos kilos por asiento, los de la próxima generación de TGV estarán hechos con fibras de carbono, magnesio y materiales compuestos.
Suavidad durante la marcha y al parar
Las innovaciones que fomentan las grandes velocidades han de ir acompañadas por técnicas que permitan la detención práctica del tren sin que los pasajeros salgan despedidos ni el propio tren descarrile. Los TGV iniciales emplearon un sistema de frenos de disco parecido al de los automóviles de carreras. Estaba más perfeccionado y era más suave que los frenos corrientes, pero seguía contando con la fricción para disipar la energía cinética y detener la rotación de las ruedas. La utilización de estos frenos consume energía, al tiempo que desgasta los elementos de los propios frenos y de los bojes.
Para ahorrar combustible y gastos de mantenimiento, los nuevos TGV añaden a los frenos de disco otros sistemas de frenado dinámico, que son la última palabra de la ingeniería actual. Su contribución a la detención del tren se realiza volviendo a convertir en electricidad la energía mecánica de los motores de tracción. Lo normal es que esta electricidad se pueda reutilizar, ya sea pasando a las catenarias aéreas para alimentar a otros trenes que circulen por la misma línea, bien para la regulación de la temperatura ambiente u otros usos del propio tren. El sistema de frenos de los nuevos trenes disipará parte de la electricidad innecesaria inyectándola en las vías en forma de calor, lo que constituye un método seguro. Casi toda la deceleración de los trenes futuros se logrará con este tipo de sistemas.
Ninguna de estas mejoras serviría de nada si no se lograse dominar el tremendo ruido que producen los trenes que circulan a gran velocidad. La mayor parte deriva del contacto entre las ruedas y los raíles y también del aire que pasa por encima y por debajo del tren. El nivel sonoro aumenta exponencialmente a grandes velocidades, con especial influencia de los efectos aerodinámicos, que son proporcionales a la sexta potencia de la velocidad.
La forma menos ruidosa es la más lisa, por lo que se dedican grandes esfuerzos a eliminar las aristas. Así no sólo se reduce el rozamiento, sino también las molestias sufridas por los pasajeros y por quienes vivan cerca de las líneas férreas. Pero no se puede hacer que todos los componentes, entre ellos los bojes, tengan formas lisas. Para afrontar esta realidad, se apantallan los dispositivos por debajo del bastidor con deflectores aerodinámicos que reducen la resistencia al aire.
También se utiliza un único pantógrafo, en lugar de los varios que suelen usar los trenes más corrientes. Se le sitúa en la locomotora trasera, transportándose la electricidad hasta la unidad de potencia de la cabecera del tren mediante un cable. Para reducir aún más el ruido, los pantógrafos de los nuevos TGV también tendrán menos aristas. Los japoneses han encontrado otra solución para los pantógrafos, que revisten con chimeneas aerodinámicas.
El contacto entre las ruedas y los raíles genera ruido al producir vibraciones que hacen resonar a unas y otros. Bajo el influjo de las simulaciones de ordenador, se han modificado algunos detalles sutiles, entre ellos el espesor de las ruedas en algunos puntos, lo que reduce el ruido sin aumentar el peso; estas ruedas mejoradas ya han sido objeto de numerosas pruebas y se utilizarán en los futuros TGV.
Los trenes de gran velocidad que circulan por Francia apenas tienen que atravesar túneles, pero en otras partes del mundo sí tienen que hacerlo. Cuando entran en los túneles, se crean ondas de presión que recorren toda la longitud del túnel y, regresan a la velocidad del sonido. Las ondas así producidas por los trenes de gran velocidad pueden causar dolor en los tímpanos y podrían hacer estallar el vidrio.
Las simulaciones informáticas y otros diversos experimentos indican que la intensidad de las ondas puede minimizarse si se modifica la forma de los trenes, por ejemplo alargando su frente. También se asegura el bienestar de los pasajeros mediante la estanqueidad de los vagones y la regulación interna de la presión de la cabina. Otra medida que contribuye es dar una forma óptima al túnel.
Las investigaciones realizadas para proyectar los próximos trenes han demostrado la viabilidad técnica y económica de velocidades de hasta 360 km/h. Se está construyendo una locomotora que moverá un tren completo a 400 km/h y que se probará en 1999. De hecho las vías que actualmente se construyen en Francia ya están previstas para permitir su uso a tales velocidades. No es inconcebible que pudieran superarse 400 km/h, aunque es dudoso que el gran incremento del consumo de combustible que ello comporta lo justifique.
Los problemas económicos actuales han disminuido el ritmo de construcción de las líneas férreas de gran velocidad planeadas en Europa, pero se siguen construyendo. Parece razonable imaginar que a principios del siglo xxi las velocidades de 400 km/h pudieran ser habituales en las nuevas vías.
Fuente: Raoul, Jean-Claude. El avance de los trenes. Investigación y Ciencia. Barcelona: Prensa Científica, tercer trimestre, 1998.
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