alta velocidad en espaÑa
DESCRIPTION
Este capítulo muestra una introducción de este proyecto para lo cual se parte de una breve descripción tanto de la situación actual del ferrocarril, después se introduce el concepto de simulación y se muestran las diferentes tecnologías existentes, a continuación se explica la motivación del proyecto, los objetivos de este, la metodología utilizada para su realización y los recursos empleados para, finalmente, comentar brevemente el contenido de la memoriaTRANSCRIPT
I
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INGENIERO INDUSTRIAL
Índice de la memoria
Parte I Memoria .......................................................................................7
Capítulo 1 Introducción .................................................................................8
1.1 Situación del problema .................................................................................8
1.2 Alta Velocidad en España .......................................................................... 11
1.2.1 Líneas en servicio .................................................................................................... 11
1.2.2 Líneas en construcción ............................................................................................. 12
1.2.3 Líneas proyectadas .................................................................................................. 14
1.2.4 Trenes de alta velocidad ........................................................................................... 15
1.3 La simulación.............................................................................................. 18
1.3.1 Simuladores automovilísticos y deportivos ............................................................... 19
1.3.2 Simuladores de vuelo. .............................................................................................. 21
1.3.3 Simuladores de personalidad y relaciones humanas .................................................. 23
1.3.4 Simuladores dinámicos ............................................................................................ 24
1.3.5 Simuladores de entrenamiento.................................................................................. 25
1.3.6 Simuladores ferroviarios .......................................................................................... 25
1.3.6.1 Simuladores ferroviarios de entretenimiento ..................................................... 25
1.3.6.2 Simuladores ferroviarios de entrenamiento........................................................ 27
1.3.6.3 Simulador ferroviario AVE............................................................................... 28
1.4 El simulador de trenes de alta velocidad ................................................... 29
1.4.1 Motivación .............................................................................................................. 29
1.4.2 Objetivos ................................................................................................................. 33
1.4.3 Metodología ............................................................................................................ 36
1.4.4 Recursos. ................................................................................................................. 39
Capítulo 2 El tren......................................................................................... 41
2.1 Dinámica del tren ....................................................................................... 41
2.1.1 Esfuerzos de tracción y frenado ................................................................................ 41
II
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2.1.1.1 Esfuerzo de tracción. ........................................................................................ 42
2.1.1.2 Esfuerzo de frenado. ......................................................................................... 44
2.1.2 Resistencia al avance ............................................................................................... 47
2.1.2.1 Sistema de coordenadas .................................................................................... 48
2.1.2.2 Fuerzas longitudinales ...................................................................................... 48
2.1.2.3 Aceleraciones longitudinales ............................................................................ 50
2.1.3 Resistencia al avance en recta .................................................................................. 51
2.1.4 Resistencia al avance en curva ................................................................................. 52
2.1.5 Resistencia debida a la gravedad .............................................................................. 53
2.1.6 Resistencia al arranque ............................................................................................ 56
2.1.7 Adherencia rueda-carril............................................................................................ 57
2.1.7.1 Incidencia de la adherencia en la tracción y en el frenado .................................. 59
2.1.7.2 Valores de la adherencia en marcha .................................................................. 60
2.2 Ecuación del movimiento del tren .............................................................. 61
2.3 Dinámica del tren en rampas y pendientes ................................................ 63
2.3.1 Dinámica del tren en rampas .................................................................................... 63
2.3.2 Dinámica del tren en pendientes ............................................................................... 64
2.4 Representación gráfica de los esfuerzos de tracción, freno y resistencias. 66
2.5 Carga máxima ............................................................................................ 70
2.6 Características del tren tipo ave 130 .......................................................... 72
2.6.1 Estructura y ventilación de la cabeza motriz ............................................................. 76
2.6.2 Bogie....................................................................................................................... 79
2.6.3 Potencia, propulsión y refrigeración ......................................................................... 83
2.6.4 Servicios auxiliares .................................................................................................. 90
2.6.5 Equipos de seguridad ............................................................................................... 90
2.6.6 Cabina ..................................................................................................................... 91
2.6.7 Tipos de freno ......................................................................................................... 98
2.6.8 Sistema de protección ASFA ................................................................................. 101
Capítulo 3 Análisis y diseño del simulador de trenes de alta velocidad ...... 109
3.1 Análisis de necesidades ............................................................................. 109
3.1.1 Ámbito del sistema ................................................................................................ 109
3.1.2 Descripción general ............................................................................................... 110
3.1.2.1 Perspectiva del producto ................................................................................. 110
3.1.2.2 Funciones del producto ................................................................................... 110
III
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3.1.2.3 Características de los usuarios ........................................................................ 111
3.2 Especificación de requisitos funcionales .................................................. 111
3.2.1 Restricciones ......................................................................................................... 112
3.2.1.1 En el equipo del desarrollador del sistema ....................................................... 112
3.2.1.2 En el equipo del cliente .................................................................................. 112
3.2.2 Requisitos futuros .................................................................................................. 113
3.2.3 Requisitos funcionales ........................................................................................... 113
3.2.3.1 Índice de requisitos......................................................................................... 113
3.3 Diagrama de clases ................................................................................... 204
3.4 Diagrama de navegación. ......................................................................... 206
3.5 Modelo de la base de datos. ...................................................................... 208
3.5.1 Modelo entidad - relación. ..................................................................................... 208
3.5.2 Relaciones. ............................................................................................................ 209
3.5.3 Tablas.................................................................................................................... 210
3.5.3.1 Tren ............................................................................................................... 211
3.5.3.2 Tracción freno. ............................................................................................... 211
3.5.3.3 Tren / Línea.................................................................................................... 212
3.5.3.4 Trayecto. ........................................................................................................ 213
3.5.3.5 Presión del freno neumático. ........................................................................... 214
3.5.4 Esquema de la base de datos. ................................................................................. 214
3.6 Dinámica del simulador............................................................................ 215
3.6.1 Tracción. ............................................................................................................... 216
3.6.2 Freno. .................................................................................................................... 221
3.7 La lógica del simulador ............................................................................ 223
Capítulo 4 Pruebas y resultados ................................................................. 224
4.1 Resultados ................................................................................................. 224
4.1.1 Matriz de trazabilidad. ........................................................................................... 224
4.2 Resultado del simulador ........................................................................... 239
4.2.1 Pantalla elección de tren y línea ............................................................................. 239
Capítulo 5 Conclusiones y futuros desarrollos........................................... 247
Bibliografía 250
IV
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INGENIERO INDUSTRIAL
Parte II Estudio de viabilidad ................................................................ 252
Capítulo 1 La viabilidad del simulador de trenes de Alta Velocidad .......... 253
1.1 Los nuevos medios de transporte mundiales ........................................... 253
1.2 La importancia del ferrocarril. ................................................................ 255
1.3 Importancia de los simuladores de conducción. ...................................... 256
1.4 Aportaciones del simulador de trenes de alta velocidad al usuario final 258
1.5 Valor añadido del simulador de trenes de alta velocidad a la entidad de
formación. ............................................................................................................. 259
Parte III Estudio económico ................................................................... 260
Capítulo 1 Presupuesto y valoración económica. ....................................... 261
1.1 Valoración de trabajo por horas. ............................................................. 261
1.2 Herramientas del software. ...................................................................... 263
1.3 Herramientas hardware. .......................................................................... 263
1.4 Coste total ................................................................................................. 264
Parte IV Manual de usuario ................................................................... 265
Capítulo 1 Introducción de datos ............................................................... 266
1.1 La ejecución de la aplicación .................................................................... 266
1.2 El formulario Padre. ................................................................................ 269
1.2.1 EL menú programa. ............................................................................................... 270
1.2.2 El menú recorrido. ................................................................................................. 271
1.2.3 El menú ayuda ....................................................................................................... 272
1.3 Elección de tren y línea. ............................................................................ 273
1.4 Configuración características del tren ..................................................... 280
1.4.1 Características del tren. .......................................................................................... 281
1.4.2 Introducción de características de tracción .............................................................. 283
1.4.3 Características de freno neumático. ........................................................................ 284
1.4.4 Características de freno eléctrico. ........................................................................... 285
1.5 Configuración del trayecto ....................................................................... 286
V
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INGENIERO INDUSTRIAL
1.6 Carga y configuración de asfa .................................................................. 288
Capítulo 2 La cabina de conducción. ......................................................... 292
2.1 Panel de puesta en servicio ....................................................................... 293
2.2 La maneta de inversión de marcha .......................................................... 294
2.3 La seta de paro de secuencia. ................................................................... 295
2.4 Seta de emergencia. .................................................................................. 296
2.5 Regulador de mando. ............................................................................... 298
2.6 Pulsadores de puertas y selector de vía. ................................................... 299
2.7 El silbato. .................................................................................................. 301
2.8 El manómetro. .......................................................................................... 302
2.9 El velocímetro. .......................................................................................... 303
2.10 La gráfica de velocidades ......................................................................... 304
2.11 La gráfica de intensidades. ....................................................................... 304
2.12 Ventana de información de estado (IE) ................................................... 305
2.13 El indicador de consumo .......................................................................... 306
2.14 El vatímetro. ............................................................................................. 307
2.15 El esfuercímetro........................................................................................ 307
2.16 El ASFA .................................................................................................... 308
2.17 El reloj. ..................................................................................................... 310
2.18 El dispositivo de hombre muerto ............................................................. 311
2.19 Palanca de valor de régimen .................................................................... 312
2.20 Manipulador de freno .............................................................................. 312
2.21 Menú de incidencias ................................................................................. 313
Capítulo 3 Funcionamiento y manejo del simulador ................................ 315
3.1 La conexión de los equipos ....................................................................... 315
3.2 Conexión de los motores. .......................................................................... 316
VI
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3.3 Apertura y cierre de puertas .................................................................... 317
3.4 La conducción y los resultados ................................................................. 318
3.5 La desconexión ......................................................................................... 321
ÍNDICE DE TABLAS
- 1 -
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Índice de figuras
Figura 1: Gran Turismo 5 (Trucoteca.com) ......................................................... 20
Figura 2: Moto GP 2010 (trucoteca.com) ............................................................ 20
Figura 3: EuroTruck (eurotrucksimulator.com) ................................................... 21
Figura 4: Microsoft simulator 2010 (microsoft.com) .......................................... 22
Figura 5: Apache Longbow (gamespot.com) ...................................................... 23
Figura 6:Los SIMS (lossims.ea.com) .................................................................. 24
Figura 7:Simulink (www.mathworks.de/products/simulink) ............................... 25
Figura 8:Trainz (www.auran.com/trainz) ............................................................ 26
Figura 9: Microsoft train simulator (www.microsoft.com) .................................. 27
Figura 10:Simulador AVE .................................................................................. 29
Figura 11: Mapa Alta Velocidad. (Adif.es) ......................................................... 30
Figura 12:Evolución Metro Madrid (www.metromadrid.es) ............................... 31
Figura 13:Ingenieria del software ....................................................................... 36
Figura 14 : Sistema de coordenadas .................................................................... 48
Figura 15: Resistencia por gravedad ................................................................... 54
Figura 16: Resistencia en rampa ......................................................................... 55
Figura 17: F-V frente a Rampa ........................................................................... 63
Figura 18: F-V frente a Pendiente ....................................................................... 66
Figura 19: Curvas de esfuerzos de típico tren de Alta Velocidad ......................... 68
Figura 20: Esfuerzo para 3kv cc ......................................................................... 69
Figura 21: Esfuerzo para 25 kv ca....................................................................... 70
ÍNDICE DE TABLAS
- 2 -
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Figura 22: Composición típica de AVE .............................................................. 72
Figura 23: Datos técnicos ................................................................................... 73
Figura 24: Influencia de tensión 25kv ca ............................................................ 74
Figura 25: Tracción para 25 kv ca....................................................................... 75
Figura 26: Estructura de cabeza motriz típica de tren AV ................................... 76
Figura 27: Elementos de auxilio ......................................................................... 77
Figura 28: Ventilación cabeza motriz ................................................................. 78
Figura 29: Transmisión del esfuerzo motor de un bogie de AV ........................... 81
Figura 30: Cambio ancho de vía ......................................................................... 82
Figura 31: Diagrama de alta tensión ................................................................... 84
Figura 32: Diagrama alta tensión II .................................................................... 85
Figura 33: Reparto de alta tensión, 25 kv ca ....................................................... 87
Figura 34: Configuración de alta tensión 25 kv ca .............................................. 88
Figura 35: Tracción simple ................................................................................. 88
Figura 36: Tracción doble................................................................................... 89
Figura 37: Sistemas auxiliares ............................................................................ 90
Figura 38: Antenas de equipos de seguridad ....................................................... 91
Figura 39: Sinopsis del equipo de protección ...................................................... 91
Figura 40: Pupitre de mando ............................................................................... 92
Figura 41: Mesa del pupitre 1 ............................................................................. 92
Figura 42: Descripción mesa 1 ........................................................................... 93
Figura 43: Mesa del pupitre 2 ............................................................................. 94
Figura 44:Descripción mesa 2 ............................................................................ 95
Figura 45:Mesa de pupitre 3 ............................................................................... 96
Figura 46: Descripción mesa 3 ........................................................................... 97
Figura 47: Puesta en marcha ............................................................................... 98
Figura 48: Freno de servicio ............................................................................... 99
ÍNDICE DE TABLAS
- 3 -
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Figura 49: Diagrama de bloques de ASFA ........................................................ 102
Figura 50:Composición ASFA ......................................................................... 102
Figura 51: Funcionalidad ASFA ....................................................................... 104
Figura 52: ASFA 200 Funcionalidad 1º ............................................................ 106
Figura 53: ASFA 200 funcionalidad 2º ............................................................. 106
Figura 54: Diagrama de clases .......................................................................... 206
Figura 55: Diagrama de navegación.................................................................. 207
Figura 56: Modelo entidad-relación .................................................................. 209
Figura 57: Relaciones ....................................................................................... 210
Figura 58: Calculo Velocidad Tracción ............................................................ 220
Figura 59: Calculo velocidad Freno .................................................................. 222
Figura 60: Elección de tren ............................................................................... 239
Figura 61: Configuración características de un tren .......................................... 240
Figura 62: Configuración de una línea .............................................................. 241
Figura 63: Configuración de cantones y carga .................................................. 242
Figura 64: Simulador en funcionamiento .......................................................... 243
Figura 65: Hoja de resultados ........................................................................... 244
Figura 66: Grafica velocidades Excel ............................................................... 245
Figura 67: Gráfico intensidad Excel.................................................................. 246
Figura 68: Carpeta aplicación ........................................................................... 267
Figura 69: Acceso a la aplicación ..................................................................... 268
Figura 70: Pantalla de bienvenida ..................................................................... 269
Figura 71: Pantalla principal ............................................................................. 270
Figura 72: Menú programa ............................................................................... 271
Figura 73: Menú recorrido ................................................................................ 271
Figura 74: Menú ayuda ..................................................................................... 272
Figura 75: Ventana acerca de............................................................................ 273
ÍNDICE DE TABLAS
- 4 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
Figura 76: Pantalla elección de tren .................................................................. 274
Figura 77: Pantalla elección de línea................................................................. 275
Figura 78: Pantalla elección de nuevo tren ........................................................ 276
Figura 79: Comprobación de elección de tren 1 ................................................ 277
Figura 80: Comprobación elección de tren 2 ..................................................... 278
Figura 81: Elección de una línea para un tren establecido ................................. 279
Figura 82: Introducción de nueva línea ............................................................. 280
Figura 83: Configuración características del tren .............................................. 281
Figura 84: Características del tren..................................................................... 282
Figura 85: Introducción características de tracción ........................................... 283
Figura 86: Introducción datos freno neumático ................................................. 284
Figura 87: Introducción de freno eléctrico ........................................................ 285
Figura 88: Introducción datos de trayecto ......................................................... 286
Figura 89: Introducción datos de trayecto 2 ...................................................... 288
Figura 90: Pantalla configuración carga y ASFA .............................................. 289
Figura 91: Error introducción de carga ............................................................. 290
Figura 92: Error introducción cantones ............................................................. 291
Figura 93: Pantalla cabina de simulación .......................................................... 292
Figura 94: Panel de conexión primario ............................................................. 293
Figura 95: Panel de puesta en servicio .............................................................. 294
Figura 96: Maneta de inversión de marcha ....................................................... 295
Figura 97: Seta de paro de secuencia ................................................................ 296
Figura 98: Seta de emergencia .......................................................................... 297
Figura 99: Seta sin enclavar. ............................................................................. 297
Figura 100: Seta enclavada ............................................................................... 298
Figura 101: Regulador de mando ...................................................................... 299
Figura 102: El selector de vía ........................................................................... 300
ÍNDICE DE TABLAS
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Figura 103: Los pulsadores de puertas .............................................................. 301
Figura 104: El silbato ....................................................................................... 302
Figura 105: El manómetro ................................................................................ 303
Figura 106: El velocímetro ............................................................................... 303
Figura 107: Ventana de velocidades ................................................................. 304
Figura 108: Gráfica intensidades ...................................................................... 305
Figura 109: Ventana información de estado ...................................................... 306
Figura 110: Indicador de consumo .................................................................... 306
Figura 111: El vatímetro ................................................................................... 307
Figura 112: El esfuercímetro ............................................................................ 307
Figura 113: Señales luminosas ASFA ............................................................... 308
Figura 114: Pulsador reconocimiento ASFA ..................................................... 309
Figura 115: Indicador máxima velocidad ASFA ............................................... 310
Figura 116: El reloj .......................................................................................... 311
Figura 117: Hombre muerto ............................................................................. 311
Figura 118: Valor de régimen ........................................................................... 312
Figura 119: Manipulador de freno .................................................................... 313
Figura 120: Menú de incidencias ...................................................................... 313
Figura 121: Ventana de incidencias. ................................................................. 314
Figura 122: Secuencia de marcha correcta ........................................................ 316
Figura 123: Botón selección de puerta .............................................................. 317
Figura 124: Botón abrir .................................................................................... 318
Figura 125: Simulador en funcionamiento ........................................................ 319
Figura 126: Confirmación de archivo de resultados .......................................... 320
Figura 127: Tabla de resultados ........................................................................ 321
Figura 128: Desconexión del panel de puesta en marcha................................... 322
ÍNDICE DE TABLAS
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Índice de tablas
Tabla 1: Líneas actuales (www.wikipedia.com) .................................................. 12
Tabla 2: Líneas en construcción (wikipedia.com) ............................................... 13
Tabla 3: Líneas proyectadas (wikipedia.com) ..................................................... 14
Tabla 4: Prestaciones mínimas de los frenos en la ETI de Alta ........................... 47
Tabla 5: Fuerzas longitudinales .......................................................................... 62
Tabla 6: Tabla tren ........................................................................................... 211
Tabla 7: Tabla tracción freno ............................................................................ 212
Tabla 8:tabla tren-línea ..................................................................................... 212
Tabla 9: trayecto............................................................................................... 213
Tabla 10: Presión freno neumático ................................................................... 214
Tabla 11: Vectores X,Y .................................................................................... 219
Tabla 12: Fuentes de energía ............................................................................ 254
Tabla 13: Precio por horas ................................................................................ 262
Tabla 14: Precio Software ................................................................................ 263
Tabla 15: Precio Hardware ............................................................................... 264
Tabla 16: Precio total ....................................................................................... 264
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Parte I MEMORIA
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INGENIERO INDUSTRIAL
Capítulo 1 INTRODUCCIÓN
Este capítulo muestra una introducción de este proyecto para lo cual se
parte de una breve descripción tanto de la situación actual del ferrocarril, después
se introduce el concepto de simulación y se muestran las diferentes tecnologías
existentes, a continuación se explica la motivación del proyecto, los objetivos de
este, la metodología utilizada para su realización y los recursos empleados para,
finalmente, comentar brevemente el contenido de la memoria.
1.1 SITUACIÓN DEL PROBLEMA
Actualmente el ferrocarril se ha convertido en pieza clave en el desarrollo
de los sistemas de transporte tanto de personas como de mercancías. Las dos
perspectivas principales que tendrá el ferrocarril en este siglo que acaba de
comenzar son: los ferrocarriles metropolitanos y suburbanos, que se han
convertido en un elemento prioritario para el desarrollo y estructuración de las
grandes urbes y sus áreas metropolitanas; y la alta velocidad, para el transporte de
personas en media y larga distancia en las que el transporte aéreo no es eficiente,
produciendo una mayor contaminación tanto ambiental como acústica. Además de
todo esto, la gran ventaja que ofrecerá el ferrocarril en las nuevas políticas de
transportes sostenibles será la del cuidado del medio ambiente y lucha contra el
cambio climático además de la seguridad ya que es el transporte más seguro y con
menos accidentes [14].
Las líneas de ferrocarril están en continuo crecimiento y desarrollo en
todos los países, siendo este desarrollo un indicador económico de la situación del
país. Podemos distinguir en el sistema ferroviario español diversas redes y
subredes:
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1. La red más extensa, y que soporta más tráfico, es la administrada por Adif, que
se corresponde, en general, con las líneas de ancho normal español y las de alta
velocidad. Pueden, en ella, distinguirse dos subredes:
La ―Red convencional‖, integrada por líneas y ramales de ancho de vía
normal ibérico (1.668 mm), además de una línea de ancho de vía métrico;
estas líneas son propiedad del Estado, que delega en el Adif su
administración.
La ―Red de alta velocidad‖, con ancho de vía internacional estándar
(1.435 mm), electrificada en corriente alterna, cuyas líneas son propiedad
de Adif.
2. Red de vía estrecha de ámbito supraregional, integrada por líneas interurbanas
de ancho vía métrico que no son gestionadas por las Comunidades Autónomas,
que forman un entramado que discurre por varias Comunidades en la zona norte
de España (Galicia, Asturias, León, Cantabria y País Vasco). Esta red es
gestionada por la empresa pública Feve que actúa como administrador de
infraestructura y operador de servicios de transporte sobre ella.
3. Las redes ferroviarias regionales o autonómicas que discurren íntegramente por
una Comunidad Autónoma que generalmente gestiona estas líneas. Entre ellas,
pueden citarse las siguientes:
Líneas de la provincia de Barcelona, gestionada por Ferrocarriles de la
Generalitat de Catalunya (FGC) que tiene dos grupos de líneas: las de
ancho estándar (para transporte de viajeros) y las de ancho métrico (para
viajeros y mercancías).
Líneas del País Vasco, que son gestionadas por Euskal Trebide Sarrean, en
dos bloques: líneas metropolitanas de Bilbao y línea de Bilbao a San
Sebastián y a la frontera.
Líneas de la Comunidad del País Valenciano, bajo el control de FGV,
agrupadas en: tres líneas en la provincia de Valencia, gestionadas (junto
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con una línea de tranvía) bajo la marca Metrovalencia, y línea de Alicante
a Denia, gestionada bajo la marca TramAlicante.
Líneas de los Servicios Ferroviarios de Mallorca (viajeros).
Línea de Cartagena a los Nietos, gestionada por Feve en la Región de
Murcia con servicio exclusivo de viajeros.
4. Ferrocarriles y ramales industriales y privados. Junto a numerosas derivaciones
particulares en el interior de factorías, polígonos industriales o puertos, pueden
identificarse algunas líneas de una cierta entidad que son propiedad de alguna
empresa o grupo y sobre las que se desarrollan transportes privados. A su vez, en
este grupo cabe distinguir entre líneas de ancho estándar ibérico (explotadas en
general conjuntamente con la red estatal), y de vía estrecha. Entre las de vía ancha
pueden citarse las líneas del ferrocarril de Aceralia (Asturias) y los ramales de
Samper a Andorra (Teruel), al Puerto de Marín (Pontevedra) y a la factoría de
Repsol en Puertollano. Entre las de vía estrecha, el ferrocarril de Ponferrada
(Cubillos) a Villablino (León) y Ferrocarril de Soller (Palma de Mallorca).
5. Redes de ferrocarriles metropolitanos. Entre ellas está el Metro de Barcelona
(ancho de vía de 1.435 y 1672 mm), Metro de Madrid (1.445 mm) y Metro de
Bilbao (1.000 mm).
6. Redes tranviarias Trambesos, TramBaix y Tranvía Blau, en Barcelona (1.435
mm);Tranvías de la Coruña, Bilbao, Vélez-Málaga y Valencia (integrado en
Metrovalencia) (1.000 mm) y el tranvía de Alicante (utiliza en su mayor parte la
red ferroviaria de vía estrecha) (1.000 mm).
7. Existen en España otras líneas ferroviarias cuya finalidad básica no es el
transporte, sino la recreativa o la experimentación técnica. Pueden, en este campo,
citarse las siguientes: tramo de ensayos ferroviarios de Olmedo a Medina del
Campo (Valladolid) (1.435/1.668 mm); redes ferroviarias del Parque de
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Atracciones de Madrid y Port Aventura (Tarragona); líneas de los Museos del
ferrocarril de Río Tinto (Huelva), Azpeitia (Guipúzcoa), Arganda (Madrid) y
Pobla de Lillet (Barcelona); líneas de ferrocarril de jardín en Catalunya. Todos los
ferrocarriles mencionados anteriormente son de adherencia, pero existen también
ferrocarriles con otros sistemas de tracción: ferrocarriles de cremallera de Nuria y
de Montserrat (Barcelona)(1.000 mm) y los ferrocarriles funiculares del
Tibidabo,Vallvidriera, Santa Cova, Montjuic, Sant Joan y Gélida (Barcelona), del
Monte Igueldo (San Sebastián), de Artxanda y La Reineta (Bilbao), Bulnes
(Asturias) y del Valle de los Caídos (El Escorial, Madrid).
1.2 ALTA VELOCIDAD EN ESPAÑA
Desde la aparición de la Alta Velocidad Española en 1992, la red
ferroviaria de alta velocidad de España se ha visto incrementada notablemente con
tres líneas en pleno funcionamiento y muchas otras en preparación o en proyecto.
Con la consecuente modernización de las infraestructuras de transporte del país,
este proyecto a largo plazo consigue revitalizar numerosas zonas tradicionalmente
apartadas, como Andalucía. La inclusión de trenes de fabricación nacional y las
constantes obras han supuesto un importante impulso en la economía española
[10].
En los siguientes apartados se verán las líneas actuales de Alta Velocidad
como las que se están construyendo y las futuras líneas proyectadas.
1.2.1 LÍNEAS EN SERVICIO
En la siguiente tabla se encuentran todas las líneas actualmente en servicio
de Alta Velocidad en España.
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Tabla 1: Líneas actuales (www.wikipedia.com)
1.2.2 LÍNEAS EN CONSTRUCCIÓN
La siguiente tabla muestra las líneas de Alta Velocidad que están en
construcción en la actualidad.
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Tabla 2: Líneas en construcción (wikipedia.com)
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1.2.3 LÍNEAS PROYECTADAS
Se prevé un aumento de la oferta geográfica de AVE, aprovechando la
puesta en marcha de nuevas líneas de alta velocidad por parte de ADIF, según el
Plan Estratégico de Infraestructuras y Transporte (PEIT), que culminará en 2020,
y que pretende cubrir toda la Península Ibérica, llegando a los 10.000 km de líneas
de alta velocidad.
Tabla 3: Líneas proyectadas (wikipedia.com)
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1.2.4 TRENES DE ALTA VELOCIDAD
En este proyecto se simulará un tren de Alta Velocidad, por eso a continuación
se hace una introducción de los distintas unidades que circulan por España.
AVE Serie 100: El AVE, cuyas siglas significan Alta Velocidad Española,
está diseñado para alcanzar velocidades hasta los 360 km/h. Deriva
directamente del tren de alta velocidad francés, el TGV en su versión
TGV-Atlantique. Los trenes que prestan servicio en la línea Madrid–
Sevilla están fabricados en España (salvo las primeras unidades, fabricadas
en Belfort, Francia) por la multinacional francesa Alstom y por MTM en
sus instalaciones de Sant Andreu Comtal en Barcelona.
Euromed Serie 101: El Euromed es un servicio de Alta Velocidad que
surca el Corredor Mediterráneo, producto de Renfe desde julio de 1997
para dotar de mayor velocidad a las relaciones entre Barcelona y Alicante.
Es el mismo tren que el AVE serie 100 y deriva directamente también del
TGV-Atlantique. Asimismo fueron fabricados por la multinacional
francesa GEC-Alsthom. Aunque son idénticos a la serie 100, esta serie
utiliza el ancho de vía ibérico y la tensión de 3 kV de las líneas
tradicionales, por lo que la potencia efectiva es menor y la velocidad
máxima a la que circula es de 220 km/h. Las cuatro primeras unidades del
101 han sido convertidas a la serie 100. Las restantes dos unidades dejarán
de prestar servicio Euromed al finalizar el verano para hacer servicios
AVE previo paso por taller.
AVE Talgo 350, Serie 102: El Talgo 350, apodado Pato por los
aficionados al ferrocarril, es un tren diseñado por Talgo y Bombardier para
la línea de Alta Velocidad Madrid–Camp de Tarragona, Zaragoza–Huesca
y las nuevas líneas Madrid–Valladolid y Madrid–Málaga.
AVE Siemens Velaro Serie 103: El ICE-350E, apodado Velaro por
Siemens, es un tren derivado del ICE-3 en su versión Mehrsystem de
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Siemens para la línea de Alta Velocidad Madrid–Barcelona sin paradas
intermedias.
Avant Alstom Pendolino Serie 104: El Avant, apodado Iris por Renfe, es
un tren fabricado por CAF y Alstom en Santa Perpetua de Mogoda, en
Barcelona. Deriva directamente del Alaris español. Presta servicio en las
líneas Madrid–Sevilla y Madrid–Toledo.
Avant Alstom Pendolino Serie 114: El serie 114 es el Pendolino de nueva
generación, el sucesor del Serie 104 y 490 (Alaris). Será fabricado por
Alstom.
Alvia CAF ATPRD Serie 120: El Alvia, apodado sepia o chipirón por los
aficionados al ferrocarril, es un tren de nuevo diseño fabricado por CAF en
su factoría de Beasáin, en Guipúzcoa, para circular por todas las líneas
electrificadas de ADIF, utilizando para ello el bogie Brava de CAF, de
ancho variable, y pantógrafos para 25 kV 50 Hz (AC) y 3 kv (CC). Líneas:
Madrid–Logroño, Madrid–Pamplona y Madrid–Irún, utilizando
parcialmente la L.A.V. Madrid–Barcelona. Está previsto también su
empleo en los corredores Barcelona–Valencia y Valencia–Madrid, en el
que han efectuado ya labores de refuerzo en los servicios Alaris. Desde el
15 de septiembre de 2008 realizan también un nuevo servicio Barcelona-
Vigo.
Alvia Talgo 250 / Serie 130: La serie 130, apodada Patito o Minipato por
los aficionados al ferrocarril, es un tren que se compone de coches Talgo
de la serie 7 unidos a dos cabezas tractoras fabricadas por Bombardier.
Para formar la serie 130 se han ampliado las 22 ramas de Talgo serie 7
fabricadas en 2000 en dos coches más hasta totalizar 11 coches por rama,
se han hecho modificaciones para añadir hilo de 25 kV en el techo como
en el Pato Serie 102 para comunicar ambas cabezas tractoras, y se han
cambiado los testeros con una barra rígida para acoplar la cabeza tractora
en vez del gancho. Las restantes 23 unidades serán de nueva construcción
con las tractoras incorporadas. Se han realizado pruebas por toda España
tanto en ancho ibérico como en ancho UIC, y actualmente prestan servicio
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en la línea de Alta Velocidad de Valladolid, que se prolongan —gracias a
su ancho variable— hasta Gijón, Santander, Bilbao e Irún. Se prevé que en
el futuro circulen también por la L.A.V. de Sevilla, realizando servicios
hasta Cádiz, Huelva, Granada y Málaga. También realizará servicios por
Levante y Cataluña.
Alaris Fiat Pendolino Serie 490: El Alaris es un tren derivado del ETR-460
de los ferrocarriles italianos Trenitalia, fabricado por GEC-Alsthom y Fiat
Ferroviaria. Circulan entre Valencia y Madrid a una velocidad de 200
km/h. Líneas: Madrid–Valencia, Valencia–Gandía, Valencia–Castellón de
la Plana.
Locomotoras serie 252: Las 252 son locomotoras universales y muy
versátiles construidas por CAF-Macosa (ahora Alstom), Siemens y
Krauss-Maffei para el N.A.F.A. L.A.V. Madrid–Sevilla. Las locomotoras
252 han rodado en pruebas por 7 países diferentes (España, Alemania,
Francia, Luxemburgo, Austria, Checoslovaquia e Italia).
Talgo VI: Este tren no automotor es la evolución del Talgo Pendular,
fabricado a principios de los años 90 por Talgo para circular por el
N.A.F.A., por la línea de alta velocidad Madrid–Sevilla.
Arco: Los trenes no automotores Arco surgieron de una profunda
transformación realizada a los coches B11x-10200 (serie 10000 de
segunda clase) de Renfe, dotándolos de nuevos bojes aptos para 220 km/h.
La transformación corrió a cargo de Renfe en el TCR de Málaga y los
bojes son modificaciones del modelo GC-1 de CAF denominados GC-3,
que permiten alcanzar un alto grado de confort a grandes velocidades.
Estos coches de viajeros prestan servicio en el Corredor Mediterráneo
cubriendo la relación transversal Barcelona –
Almería/Badajoz/Granada/Málaga/Sevilla con el tren conocido como Arco
García Lorca.
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Debido al rápido desarrollo que han tenido tanto las líneas de Alta Velocidad
como la necesidad de reducir los intervalos de tiempo entre unidades y el aumento
de proximidad entre estos ha dado lugar a la creación de sistemas de ayuda a la
conducción así como instrumentos que ayuden a la formación de nuevos
conductores no sólo en su funcionamiento normal sino también ante averías o
incidencias sin que afecte al servicio a los usuarios o reproducir las incidencias en
la realidad. En este ámbito de formación y simulación de la realidad se encuadra
este proyecto.
1.3 LA SIMULACIÓN.
Según Thomas T. Goldsmith Jr. y Estle Ray Mann "Simulación es una
técnica numérica para conducir experimentos en una computadora digital. Estos
experimentos comprenden ciertos tipos de relaciones matemáticas y lógicas, las
cuales son necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas
complejos del mundo real a través de largos períodos". Una definición más formal
formulada por R.E. Shannon es: "La simulación es el proceso de diseñar un
modelo de un sistema real y llevar a término experiencias con él, con la finalidad
de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas estrategias -dentro
de los límites impuestos por un cierto criterio o un conjunto de ellos - para el
funcionamiento del sistema".
La simulación intenta modelizar sistemas reales o hipotéticos por
ordenador de forma que su funcionamiento puede ser estudiado y podemos
predecir su comportamiento.
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Los videojuegos de simulación son videojuegos que intentan recrear
situaciones de la vida real. Los videojuegos de simulación reproducen sensaciones
que en realidad no están sucediendo. Pretenden reproducir tanto las sensaciones
físicas (velocidad, aceleración, percepción del entorno) y una de sus funciones es
dar una experiencia real de algo que no está sucediendo para de esta forma no
poner en riesgo la vida de alguien. Los primeros simuladores que ha conocido el
hombre surgieron en los años 1960. Su principal misión era preparar mejor a los
pilotos de aviación. Hoy en día se puede decir que son indispensables. Se les
considera pequeños juegos ya que no son reales. La función de los simuladores es
aproximarse lo más posible a la realidad. El alto coste de esta herramienta de
aprendizaje ha simplificado su expansión.
1.3.1 SIMULADORES AUTOMOVILÍSTICOS Y DEPORTIVOS
Son actualmente los más populares del mercado ya que han dado lugar a
los videojuegos más vendidos del mercado. Esto da lugar a que este tipo de
simuladores estén en la mayoría de hogares, no restringiéndose a usuarios
especializados. En ellos el usuario puede conducir automóviles, camiones,
motocicletas,… como se pueden destacar:
Gran Turismo 5: Este juego muestra un meticuloso detalle en la
simulación de la física de manejo y gran cantidad de vehículos, casi todos
reproducciones con licencia de coches reales. El detalle gráfico de los
coches es muy realista y preciso
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Figura 1: Gran Turismo 5 (Trucoteca.com)
Moto Gp 2010: Simulador de motos de competición con un alto realismo
gráfico.
Figura 2: Moto GP 2010 (trucoteca.com)
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Eurotruck simulator: Es un simulador de conducción de camiones, El
jugador puede transportar material de una ciudad a otra, mejorar su
camión, visitar las ciudades etc.
Figura 3: EuroTruck (eurotrucksimulator.com)
1.3.2 SIMULADORES DE VUELO.
Un simulador de vuelo es un sistema que intenta replicar, o simular, la
experiencia de volar una aeronave de la forma más precisa y realista posible. Los
diferentes tipos de simuladores de vuelo van desde videojuegos hasta réplicas de
cabinas en tamaño real montadas en accionadores hidráulicos (o
electromecánicos), controlados por sistemas modernos computarizados. Los
simuladores de vuelo son muy utilizados para el entrenamiento de pilotos en la
industria de la aviación, el entrenamiento de pilotos militares, simulación de
desastres o fallas en vuelo y desarrollo de aeronaves.
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Microsoft Simulator 2010: es uno de los simuladores de vuelo civil más
usados en entornos domésticos para sistemas operativos Windows. Con su
instructor y clases de vuelo, el usuario se puede iniciar en los
conocimientos básicos sobre cómo pilotar un avión, nociones de
aerodinámica, gestión del motor... también contiene una meteorología
detallada, un sistema de fallos del avión y una cabina 3D completa con los
indicadores de un avión básicos.
Figura 4: Microsoft simulator 2010 (microsoft.com)
Apache Longbow: Simulador de helicópteros de Guerra en el que se
pueden hacer misiones militares a la vez que interaccionas con los mandos
de la cabina del simulador.
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Figura 5: Apache Longbow (gamespot.com)
1.3.3 SIMULADORES DE PERSONALIDAD Y RELACIONES HUMANAS
Los videojuegos de simulación social son un subgénero de los videojuegos
de simulación de vida que exploran las interacciones sociales entre distintas vidas
artificiales.
Los SIMS: Los Sims es el primer juego de esta categoría en el que cada ser
vivo tiene personalidad propia y se controla individualmente de forma
directa.
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Figura 6:Los SIMS (lossims.ea.com)
1.3.4 SIMULADORES DINÁMICOS
Los simuladores sistémicos o de sistemas dinámicos facilitan la toma de
decisiones en muchas disciplinas (empresa, medio ambiente, relaciones sociales,
comportamiento...) mediante la representación de cómo interactúan entre sí
diferentes sistemas dinámicos.
Matlab(Simulink): Simulink viene a ser una herramienta de simulación de
modelos o sistemas, con cierto grado de abstracción de los fenómenos
físicos involucrados en los mismos.
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Figura 7:Simulink (www.mathworks.de/products/simulink)
1.3.5 SIMULADORES DE ENTRENAMIENTO
Son herramientas de software cuyo principal objetivo consiste en que los
usuarios sean capaces de aprender el funcionamiento de sistemas o máquinas
reales sin tener la necesidad de utilizar el propio sistema o máquina.
1.3.6 SIMULADORES FERROVIARIOS
1.3.6.1 Simuladores ferroviarios de entretenimiento
En la actualidad hay simuladores de entretenimiento muy buenos que
representan con mucha calidad la cabina y permiten simular una gran variedad de
trayectos con diferentes trenes a elegir, teniendo la opción de poder crear cada uno
sus trayectos mediante un editor. Los más famosos son :
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Trainz: Es un simulador de trenes que simula la conducción y el manejo de
vehículos ferroviarios. Aaparte de trenes, incluye otros tipos de vehiculos
que se desplazen sobre rieles, como tranvías.
Figura 8:Trainz (www.auran.com/trainz)
Microsoft Train Simulator: Simulador de trenes con mucha variedad de
locomotoras. Los tipos de locomotoras que presenta el simulador, se
clasifican en motores de vapor, diesel, y eléctricos.
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Figura 9: Microsoft train simulator (www.microsoft.com)
1.3.6.2 Simuladores ferroviarios de entrenamiento
En la actualidad existen tres tipos de simuladores ferroviarios de
entrenamiento: los CBT (Computer Based Training), que se basan en la enseñanza
mediada por computadora, los simuladores de tareas parciales y los simuladores
completos de entrenamiento. Los simuladores que se acercan más a la realidad
son los simuladores completos, mientras que los CBT son los más alejados. Los
CBT se componen de uno o varios PCs y su objetivo es reproducir alguno de los
instrumentos de cabina o subsistemas de tren, buscando el entrenamiento de algún
aspecto muy concreto, como por ejemplo las comunicaciones entre los trenes o
con el puesto de control, para lo que no se necesita un simulador completo de
conducción. El objetivo de los simuladores de tareas parciales es el aprendizaje
por parte del usuario de las tareas específicas básicas de la conducción ferroviaria.
Estas tareas suelen ser bastante genéricas por lo que se ve necesario poder
completar la formación a través de un simulador completo ferroviario. Los
simuladores completos de conducción tienen un comportamiento similar a un tren
real conducido desde la cabina ya que poseen una réplica de una cabina de
conducción, un sistema de visualización del túnel y, a veces, una plataforma de
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movimiento que simula el traqueteo del vagón cabina del tren. En un simulador
completo se pueden entrenar prácticamente todas las tareas asignadas al
conductor, tanto de conducción del tren como de comunicaciones con el centro de
control. En ellos se pueden simular incidencias en la conducción, ejecutándose
todo en tiempo real. La mayor parte de los simuladores de entrenamiento
existentes en España son completos [1].
1.3.6.3 Simulador ferroviario AVE
El simulador está basado en una combinación adecuada de realidad virtual
y mandos reales, el equipamiento reproduce al detalle la infraestructura de Adif,
ofreciendo la posibilidad de conducir una unidad tren en situaciones similares a la
conducción real.
El sistema representa fielmente toda la red, con sus curvas, pendientes,
sistema de de señalización, balizas, catenaria y estaciones. Su gran virtud es que
permite simular múltiples averías e incidencias con el objeto de entrenar la
respuesta del personal, y permitiéndoles aplicar las soluciones más seguras,
eficaces y eficientes ante situaciones degradadas del servicio de metro.
Problemas como: señalización, descarrilamientos, arrollamientos, caídas
de objetos a la vía o problemas de tracción de un tren, son parte de las más de 60
averías y 25 incidencias, que están previamente prefijadas para que el personal
pueda ponerlas en práctica. El simulador va más allá de programar las averías e
incidencias más comunes en los trenes o en la señalización, ya que es capaz de
representar diferentes escenarios, que incluyen un sinfín de condicionamientos,
como por ejemplo, condiciones climatológicas adversas, desde una gran nevada a
una intensa niebla en el tramo de superficie.
En la siguiente figura se puede ver un simulador de entrenamiento de un
tren de Alta Velocidad.
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Figura 10:Simulador AVE
1.4 EL SIMULADOR DE TRENES DE ALTA VELOCIDAD
1.4.1 MOTIVACIÓN
El sector ferroviario es uno de los más importantes medios de transporte de
pasajeros y mercancías. Casi cualquier país en el mundo cuenta con una red
ferroviaria. Los países más desarrollados del mundo vuelcan enormes sumas de
dinero en el ferrocarril, el único sistema de transporte terrestre que tiene enorme
capacidad de transporte de personas y/o cargas sin atacar el medio ambiente, con
poco consumo de combustible no renovable, sin accidentes y alta seguridad en el
traslado. El auge del ferrocarril está ocasionado por la necesidad en el sector de
los transportes de medios alternativos, dada la limitación de las carreteras y
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aeropuertos para absorber el aumento de tráfico de pasajeros En cuanto a la oferta,
la realidad es una tecnología que está haciendo posibles trenes en Alta Velocidad
que conectan Madrid con puntos lejanos en menos de tres horas. En cuanto a la
demanda, el auge es real en el segmento de cercanías, trenes de alta velocidad y
en el Metro, consiguiendo un transporte de masas en horas punta con una eficacia
sobresaliente.
Aquí se puede ver cómo ha aumentado el servicio en metro a lo largo de su
historia en Madrid y las ampliaciones que está sufriendo España debido al auge
que está teniendo la Alta Velocidad.:
Figura 11: Mapa Alta Velocidad. (Adif.es)
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Figura 12:Evolución Metro Madrid (www.metromadrid.es)
El transporte de alta velocidad en España está creciendo continuamente. Los
aumentos en los requerimientos de su demanda han motivado la expansión de este
tipo de sistemas; sin embargo, aumentar la infraestructura es caro y llega un
momento en que se hace insostenible. Entonces la única solución factible consiste
en mejorar el sistema de gestión de los trenes, para lo cual existen 2 tipos de
técnicas: aquéllas determinadas fuera de línea, por ejemplo pre-programando
itinerarios (schedules) en base a información histórica, incluyendo estrategias
como hacer que ciertos trenes no paren en ciertas estaciones; y técnicas que hacen
uso de información del estado del sistema obtenida en línea durante la misma
operación del mismo. Esta información puede incluir posición de los trenes,
números de pasajeros en estaciones y trenes, eventuales perturbaciones a la
marcha normal del sistema, etc.
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En algunos casos, las decisiones relevantes las pueden tomar operadores,
aunque esto no siempre es posible o deseable. Por ejemplo, no es práctico tomar
una decisión cada vez que un tren llega a una estación; aún si no es esto lo que se
desea, el operador puede no ser capaz de considerar toda la información relevante
para tomar una decisión, como sí puede hacerlo un sistema de control
computacional. Un compromiso entre un sistema totalmente manejado por un
operador y uno totalmente manejado por software son los sistemas de apoyo a la
gestión, en los que el software le da al operador sugerencias en tiempo real de las
acciones que puede tomar, pero es éste quien finalmente decide si las acepta o las
ignora.
En cualquier caso, la introducción de cualquier nueva técnica de planificación
o control exige realizar previamente ensayos que, al menos en una etapa inicial,
no son fáciles de realizar en sistemas reales debido a los grandes costos que esto
implica. Como es usual en estos casos, la solución consiste en realizar
simulaciones. Para ello son necesarios simuladores que sirvan de entrenamiento
para nuevos conductores y personal especializado que:
Permita y ayude al conductor familiarizarse con los diferentes mandos y
elementos del tren.
Permita el ensayo de los diferentes sistemas que forman parte del tren ante
distintas situaciones para analizar la respuesta antes de su realización real.
Permita guardar distintos resultados de las simulaciones realizadas en una
base de datos para poder realizar comparaciones entre ellas.
Este proyecto pretende ser una herramienta eficaz para la mejora y
optimización de nuevos trenes y para la formación de conductores. Además no es
necesaria una reproducción material del tren, sino que su funcionamiento se basa
en una plataforma PC, logrando ser más accesible, barato, funcional y con
posibilidad de implantación en sistemas más complejos.
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1.4.2 OBJETIVOS
El proyecto aquí descrito tiene cinco objetivos principales:
1. Conocimiento del comportamiento dinámico del tren, a través de los
principales subsistemas de un tren de tracción eléctrica:
Circuitos de control y mando de los sistemas de tracción y freno
eléctrico.
Circuitos de control y mando de los servicios auxiliares.
Circuitos de control y mando del freno neumático.
Dependencia y relaciones entre ellos.
Para la correcta simulación de todo sistema es necesario su estudio
previo. Tras este estudio se han de identificar y diferenciar los principales
subsistemas en los que se puede dividir, en este caso, la unidad de tracción
eléctrica. Esta división facilita el análisis del comportamiento y modelado
del funcionamiento del tren.
2. Conocimiento de los principales sistemas de conducción automática: En
este proyecto se ha elegido el sistema ASFA: (Anuncio de Señales y
Frenado Automático), que es un sistema de repetición de señales en cabina
con ciertas funciones de control de tren. Se basa en la transmisión puntual
vía-locomotora para garantizar el cumplimiento de las órdenes
establecidas por las señales convencionales.
3. Conocimiento del simulador de cabina de un tren, en especial:
Representación en pantalla de la cabina de conducción
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Simulación dinámica del funcionamiento de los equipos de medida
del tren e integración de todos ellos.
4. Simulación del recorrido de un tren en condiciones normales y degradadas.
5. Obtención de datos de los equipos de medida según se haya hecho el
trayecto y de las incidencias que se hayan tenido para luego almacenarlos
y compararlos.
6. Añadir la posibilidad de introducir averías e incidencias predefinidas.
Modelado de posibles averías e incidencias.
Simulación del comportamiento del tren ante la avería introducida
mediante la interfaz de usuario.
Posibilidad de modelar el freno en función de las condiciones de la
vía, climáticas, de los bogíes,… (por ejemplo si una rueda
patina,…)
Con el objetivo de alcanzar una conducción segura y fiable es posible
entrenar condiciones degradadas que de otro modo no se podrían
experimentar, permitiendo al alumno aprender de estas experiencias.
Tras la identificación de los objetivos principales, llega el momento de su
simulación. Como ya se ha mencionado, el ―Simulador de trenes de alta
velocidad‖ se centrará en la simulación de la cabina de conducción de una unidad
de tracción eléctrica. El usuario interactuará con una interfaz gráfica compuesta
por aquellos mandos que un operador de tren eléctrico utiliza para las maniobras y
operaciones de conducción del tren, tales como pulsadores, indicadores, palancas,
etc. Con ellos se podrá manejar el sistema de tracción y freno eléctrico, freno
hidráulico, y los servicios auxiliares principalmente. La herramienta de
simulación se encargará de determinar el comportamiento físico del tren a partir
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de las entradas introducidas por pantalla mediante la interfaz de cabina. En cada
instante de la simulación, determinará las posiciones, velocidades y aceleraciones,
mostrándolos al usuario mediante la representación gráfica de los equipos de
medida.
Además de los objetivos principales enumerados, se han planteado tres
más con la idea de poder ampliar el simulador, en este proyecto, si fuera posible, o
en proyectos futuros de continuación. Estos son:
1. Posibilidad de utilización del simulador para nuevos trayectos y diferentes
modelos de trenes
2. Simulación de la opción de ―hombre muerto‖
3. Mejora visual del trayecto y sincronización con el movimiento del tren:
Variar la velocidad del video según vaya el tren (acelerando,
frenando, parado,..)
Visualización de señales, estaciones, etc.
4. Funcionamiento de la maneta de inversión de marcha.
5. Mejorar la calidad de las gráficas de marcha e intensidad. Pudiendo
mostrar las gráficas en estado real.
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1.4.3 METODOLOGÍA
Este proyecto es un proceso de ingeniería con un componente de software
muy importante ya que se trata de un conjunto de etapas parcialmente ordenadas
con la intención de lograr un objetivo, en este caso, la obtención de un producto
de simulación basado en software de calidad.
Figura 13:Ingenieria del software
La ingeniería de sistemas ayuda a garantizar que el sistema satisface los
requisitos durante todo el ciclo de vida. Las funciones de la Ingeniería de Sistemas
son:
Definición del problema: Se determinan las expectativas hacia el producto,
las necesidades y restricciones obtenidas y analizadas en los requisitos del
sistema que debe cumplir el proyecto. Las necesidades son la obtención de
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un simulador ferroviario para poder simular situaciones reales y así
entrenar a los maquinistas.
Análisis de la solución: Se determinan las opciones posibles para satisfacer
los requisitos y las restricciones. Para ello se hicieron diferentes visitas
como la visita a las cocheras de Fuencarral, un viaje en AVE 130 de
Madrid a Valladolid para familiarizarse con los controles del tren y su
funcionamiento, visita a los simuladores de ADIF en Chamartín de trenes
de Alta Velocidad.
Planificación de los procesos: Se determinan las tareas que se deben
realizar, el esfuerzo requerido para cada una, su prioridad y los riesgos que
implican para el proyecto. Aquí es donde se hacen los requisitos para
poder hacer el simulador.
Control de los procesos: Medición del progreso del proyecto y ejecución
de acciones correctivas cuando corresponda.
Evaluación del producto: Pruebas del proyecto obtenido. Se compara lo
especificado en los requisitos con lo obtenido en el proyecto analizándose
si puede ser aceptado o tiene que ser reconsiderado en vista a los
resultados.
La Ingeniería del Software es la aplicación de métodos sistemáticos,
disciplinados y cuantificables para el desarrollo, operación y mantenimiento de
software; esto es, la aplicación de la ingeniería al software. Las etapas de la
Ingeniería del Software son:
LA IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD– Se necesita hacer un
simulador de tren de tracción eléctrica que permita y ayude al conductor
familiarizarse con los diferentes mandos y elementos del tren. Permita el
ensayo de los diferentes sistemas que forman parte del tren ante distintas
situaciones para analizar la respuesta antes de su realización real. Permita
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guardar distintos resultados de las simulaciones realizadas en una base de
datos para poder realizar comparaciones entre ellas.
EL PROCESO DE ESPECIFICACIÓN DE LOS REQUISITOS- El
simulador muestra por programación la cabina de mando de un tren y
permite interactuar con los mandos mostrados en la cabina para simular un
trayecto de un tren. También permite la introducción de fallos a elegir para
poder simularlos en el trayecto. Guarda los datos de cada simulación en
una base de datos o mediante gráficas para comparar unos trayectos con
otros. El programa también simula el trayecto supervisado mediante un
sistema de seguridad ASFA. En cada instante de la simulación se
determina la posición, velocidades y aceleraciones, mostrándolas al
usuario mediante la representación gráfica de los equipos de medida.
EL PROCESO DE DISEÑO- Se tiene en cuenta todas las características
de la unidad de tren, curvas de tracción, frenado y sistemas auxiliares para
poder diseñar el programa. Una vez claras se empieza a implementar en un
software de programación implementando cada característica con su
algoritmo. Ese mismo programa llama a otros para que guarden las
características en una base de datos y dibujen gráficas con los resultados
obtenidos. También mediante un reproductor se simula la visión del
trayecto que está simulando el programa con una sincronización con las
variables del trayecto, como velocidad, freno, peso del tren, etc.
EL PROCESO DE IMPLEMENTACIÓN- Se diseña el código fuente,
código de la base de datos y documentación. La salida de este proceso
conduce a las pruebas de validación y verificación.
EL PROCESO DE INSTALACIÓN- En este proceso se verifica la
implementación adecuada del software. Se planifica la instalación, se
carga la base de datos y se realiza la prueba de aceptación.
LOS PROCESOS DE MANTENIMIENTO- Este proceso se centra en
el cambio asociado a los errores detectados, fallos o mejoras solicitadas.
EL PROCESO DE VERIFICACIÓN Y VALIDACIÓN- En este
apartado se realizan las pruebas de validación y verificación del software.
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Las pruebas consisten en ejecutar el software con determinados datos de
entrada y producir resultados que luego son comparados con los teóricos.
EL PROCESO DE LA GESTIÓN DE LA CONFIGURACIÓN- En
este proceso se gestionan los cambios producidos durante el ciclo de vida
del proyecto.
LOS PROCESOS DE DESARROLLO DE LA DOCUMENTACIÓN-
En este apartado se planifica y se implementa la documentación
1.4.4 RECURSOS.
Para el desarrollo del proyecto será necesario el conocimiento y uso de las
siguientes herramientas de programación, modelado, diseño gráfico,… que serán:
1. Hardware
Se utilizará un ordenador personal Intel Acer. Aspire core 2 quad a 2.4 ghz. 3
gigabytes de memoria RAM. Windows vista 32 bits. Tarjeta gráfica Nvidia gforce
7100.
2. Software
Como recursos software se utilizarán las siguientes herramientas:
Microsoft Visual Studio .NET
Herramienta principal en el diseño del proyecto, utilizada en el proyecto anterior,
seguirá siendo la base del diseño debido a las ventajas que presenta la plataforma
Microsoft Visual Studio .NET. Se han diseñado un conjunto de bibliotecas de
clase .NET que ofrecen toda la funcionalidad de los API Win32. Estas bibliotecas
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son totalmente orientadas a objetos, utiliza la gestión automática de memoria del
entorno .NET y señalizan los errores mediante excepciones.
Microsoft Access
La aplicación trabaja con bases de datos donde se almacena la información de los
trenes que se pueden simular, o que el usuario desee configurar. Datos como la
curva de tracción de freno eléctrico o las características físicas del tren. Estas
bases de datos se han definido en Microsoft Access debido a la facilidad que
presenta para su manejo, interrelación y para la conexión desde la plataforma
Microsoft Visual Studio .NET
Microsoft Excel
Tras la simulación, la aplicación devuelve un archivo de resultados, y gráficas en
un ―Libro‖ de Excel.
Adobe Photoshop
Aplicación informática de edición y retoque de imágenes bitmap, jpeg, gif, etc,
elaborada por la compañía de software ―Adobe‖. Podrá ser utilizado para la
composición y tratamiento de diversas fotografías de forma que se puedan
representar en pantalla.
Nero Wave Editor
Utilizada para la correcta edición de los sonidos propios de un tren de tracción
incorporados en el ―Simulador de trenes de alta velocidad‖.
Matlab
Este programa se usará para la optención de gráficas en estado real a través de la
herramienta ―scope‖.
Otras herramientas
Además, para la realización de la memoria y exposición del proyecto serán
necesarias otras aplicaciones como: el editor de texto Microsoft Word, Microsoft
Power Point para la realización de presentaciones, Microsoft Project para la
planificación del proyecto etc. Además de otras herramientas que podrán ser
utilizadas a lo largo del proyecto.
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Capítulo 2 EL TREN
Este capítulo hace un estudio del tren de tracción eléctrica centrándose en
gran medida en el análisis de las curvas de funcionamiento, resistencia al avance,
sistema de tracción y freno eléctrico, freno neumático y servicios auxiliares así
como en el estudio de la lógica de control y mando. Después se muestran los
principales elementos de la cabina de conducción, lo cuales se mostrarán en el
Simulador de trenes de alta velocidad. Este proyecto se ha basado en la
simulación de trenes de Alta Velocidad, tomándose como modelo inicial un tren
del tipo AVE 130, pero el simulador podrá simularse el comportamiento
dinámico de cualquier tren tipo AVE.
2.1 DINÁMICA DEL TREN
2.1.1 ESFUERZOS DE TRACCIÓN Y FRENADO
Las fuerzas producidas por el propio tren para aumentar o disminuir su
velocidad son los llamados, respectivamente, esfuerzos de tracción y de frenado.
El esfuerzo de tracción (Ft) es la resultante de las fuerzas producidas por el tren en
sentido de su marcha y se opone a las resistencias al avance. El esfuerzo de
frenado (Ff) es la resultante de las fuerzas que se realizan desde los diferentes
frenos del tren y que se oponen al avance, sumando su acción, por lo tanto, a las
resistencias al avance. A la resultante de los esfuerzos de tracción y frenado
presentes en un momento determinado la denominaremos esfuerzo de tracción o
frenado (Ft f) y será positivo (es decir, tendrá el sentido de la marcha del tren)
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cuando es un esfuerzo de tracción, y negativo (es decir, tiene sentido contrario a la
marcha del tren) cuando es un esfuerzo de frenado [20].
Es posible que se apliquen en el tren, a la vez, fuerzas de tracción y de
frenado, pero ello suele ocurrir en casos de trenes antiguos o por una avería, por lo
que a efectos prácticos, se puede suponer que cuando hay fuerzas de tracción no
hay fuerzas de frenado, y viceversa (aunque, lógicamente, puede no haber ni unas
ni otras). Los sistemas de tracción de los trenes más modernos cortan la tracción
del tren con una pequeña caída de presión en la tubería general de freno del tren,
lo que hace en la práctica imposible la tracción y el frenado simultáneos.
Redundantemente los sistemas de seguridad también establecen una
incompatibilidad entre la orden de frenado y de tracción En cada momento
concreto, un tren puede estar, desde el punto de vista de su tracción y freno en tres
situaciones diferentes:
• Traccionando. Cuando la fuerza neta que hace el tren es en el sentido de
la marcha. Entonces, Ft f>0 porque Ft>0 y, generalmente, Ff=0.
• Frenado. Cuando la fuerza neta que hace el tren es el sentido contrario a
su marcha. Entonces, Ft f<0 porque Ff>0 y, generalmente, Ft=0.
• En deriva, cuando el tren no hace ninguna fuerza. Entonces Ftf=0,
generalmente porque Ft=0 y a la vez Ft=0.
2.1.1.1 Esfuerzo de tracción.
El esfuerzo de tracción, Ft, se transmite a través de las ruedas motoras al
apoyarse éstas sobre el carril y transmitir el par que se produce en los motores del
tren. Esta fuerza es moderable, ya que el maquinista (o el sistema de conducción
automático) puede aplicar la fuerza máxima disponible o un valor menor, para
adecuar la velocidad del tren a las necesidades de la marcha. El esfuerzo de
tracción es diferente para cada vehículo motor, entre cuyas características suelen
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facilitarse las curvas que determinan el esfuerzo de tracción máximo posible en
función de la velocidad. El esfuerzo está muy ligado a la potencia disponible del
vehículo, pero la forma de las curvas que relacionan el esfuerzo máximo de
tracción con la velocidad viene muy condicionada por el tipo de vehículo motor
(tracción eléctrica o diesel) y su sistema de control de la marcha.
Se habla de potencia unihoraria como la que puede ofrecer el motor
durante un corto periodo de tiempo, mientras que la potencia continua es la que
puede rendir de forma indefinida, conceptos que, por analogía, llevan a los de
esfuerzo máximo unihorario y esfuerzo máximo continuo.
Ecuación 1:
donde
- Fmaxuh es el esfuerzo máximo de tracción unihorario y Fmaxc es el esfuerzo de
tracción continuo, en daN
- Pc es la potencia continua y Puh es la potencia unihoraria de los motores, en kW
- V es la velocidad del tren, en km/h.
En estas condiciones, la forma gráfica teórica de representación del
esfuerzo de tracción en función de la velocidad, tiene la forma de una hipérbola
equilátera de potencia; cuya ecuación es:
Ecuación 2:
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Debe observarse que existen algunos casos en los que la totalidad de la
potencia de los motores tren no se destina al movimiento del mismo. Así ocurre
con frecuencia en los trenes de tracción diesel cuando los servicios auxiliares del
tren se alimentan desde el motor diesel. En este caso, debe restarse a la potencia
del mismo la parte que se dedica a los servicios auxiliares, lo que no suele ocurrir
en tracción eléctrica ya que los auxiliares se alimentan normalmente desde la
catenaria sin pasar por el motor, ni en los trenes diesel, cuyos servicios auxiliares
se alimentan desde grupos motor-generador independientes del motor diesel
principal.
Por otra parte, debe dejarse constancia que la potencia con la que se
calcula la fuerza en cada instante es la potencia realmente entregada por el motor,
que no tiene por qué ser la máxima, pues muchos vehículos no son capaces de
entregar la potencia máxima en cualquier régimen de marcha, y además el
maquinista puede requerir menos potencia que la máxima por diversas razones.
2.1.1.2 Esfuerzo de frenado.
Los trenes emplean diferentes recursos (frenos) para provocar esfuerzos de
frenado tendentes a disminuir la velocidad de circulación del tren. Los frenos
empleados pueden estar basados en la adherencia entre rueda y carril (frenos
dinámicos o frenos de fricción: zapatas o discos) o emplear otros fenómenos
físicos, tales como los frenos por corrientes de Focault o los frenos aerodinámicos.
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Desde el punto de vista de la dinámica del tren interesa retener la idea de
que el frenado de los trenes se clasifica, por la magnitud del esfuerzo, en dos
formas:
Freno de emergencia es el que emplea el máximo esfuerzo de frenado,
y sólo se utiliza en condiciones extraordinarias, ante la necesidad de
frenar de forma urgente, normalmente por una incidencia. No se
emplea regularmente, puesto que produce unas deceleraciones
molestas para el viajero y un desgaste importante en el material
rodante.
Freno de servicio, de menor esfuerzo, es el que se emplea de forma
regular en la marcha ordinaria del tren.
Para cada una de las dos formas de frenado se fijan, como una propiedad o
condición de explotación del material rodante, los valores máximos que deben
conseguirse. Estos esfuerzos máximos de frenado en cada una de las formas se
obtienen por el tren con la combinación de los diversos tipos de freno (dinámico,
neumático, de Focault, etc.) Sin rebasar los esfuerzos de frenado máximos en cada
una de las dos formas, es habitual fijar para el tren, en cada línea por la que
circula, una o varias curvas de frenado (de emergencia o de servicio) para reducir
la velocidad del tren en coherencia con la señalización y la reglamentación
existentes en la línea.
Condiciones de aplicación de freno.
Según la ETI de Alta Velocidad (Material Rodante), la máxima
deceleración media será siempre inferior a 2,5 m/s2 (que es una interfaz con la
resistencia longitudinal de la vía), y al máximo esfuerzo siguiente:
360 kN en frenado de emergencia,
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180 kN para el frenado de servicio ―a fondo‖ para ajustar la velocidad a
los límites establecidos por el sistema de señalización.
100 kN para el frenado de servicio en rampas y pendientes acusadas o
cuando los límites de velocidad se apliquen automáticamente.
Señala también que los frenos que no se basan en la adherencia rueda-
carril pueden aplicarse desde la velocidad máxima de explotación hasta 50 km/h:
(Vmax > V > 50 km/h), Los requisitos del sistema de frenado (ETI Material
Rodante) que pueden tener relación con la dinámica del tren son:
La aplicación del freno de emergencia, por la razón que sea, cortará
automáticamente la alimentación eléctrica de tracción, sin posibilidad de
recuperarla mientras permanezca aplicado el freno.
Sólo se admite tener en cuenta el freno eléctrico en las prestaciones de los
frenos si su funcionamiento es independiente de la presencia de tensión en
la catenaria, si las subestaciones lo permiten. Se admite el retorno de la
energía eléctrica generada en el frenado, pero esto no hará que la tensión
supere los límites de tensión previstos, y además, si se pierde la
alimentación de la catenaria, ello no impedirá que la tensión de la línea
caiga a 0 V.
A los trenes se les exigen unas prestaciones mínimas de frenado de
emergencia y de servicio que están recogidas en la tabla, para el caso de los trenes
de alta velocidad:
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Tabla 4: Prestaciones mínimas de los frenos en la ETI de Alta
Se denomina Caso A el tren en horizontal, con una climatología normal,
con carga normal (80 kg por asiento) y un módulo de freno eléctrico aislado. Se
considera Caso B, las circunstancias del caso anterior y, además, un distribuidor
de freno aislado, una adherencia rueda carril reducida y el coeficiente de fricción
entre la guarnición y el disco de freno reducido por la humedad, es decir en
condiciones de anormalidad por lo que al tren se le deberá limitar la velocidad
máxima y pueda frenar en la misma distancia que en condiciones normales.
2.1.2 RESISTENCIA AL AVANCE
Sobre un tren, en un momento determinado, pueden actuar como es obvio,
muchas y muy diferentes fuerzas: unas son independientes de la acción del propio
tren (fuerza de gravedad, efecto del aire), y otras provocadas por una acción en el
tren (como las fuerzas de tracción y de frenado). Estas fuerzas provocan una
aceleración sobre la masa del tren que hace que éste se mueva y avance sobre la
vía.
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2.1.2.1 Sistema de coordenadas
El tren se apoya sobre las ruedas y éstas sobre la vía, por lo que
referiremos las fuerzas a un sistema de coordenadas relativo a la vía; en concreto,
un eje longitudinal (L) coincidente con el eje de ésta, un eje transversal (H),
perpendicular al anterior y normal a la vía, y un eje vertical (V) perpendicular al
plano que forman los carriles en su superficie superior. Consideramos como
sentido positivo del eje longitudinal L el que coincide con el sentido de la marcha
del tren, y del eje vertical V, hacia abajo, que coincide con el sentido de la fuerza
de gravedad que actúa sobre el tren.
Figura 14 : Sistema de coordenadas
La dinámica longitudinal se refiere a las componentes de las fuerzas sobre
el eje L longitudinal de la vía. Las componentes de las fuerzas sobre los otros dos
ejes (H y V) se estudian en el dominio de la infraestructura, ya que condicionan la
resistencia de ésta.
2.1.2.2 Fuerzas longitudinales
Las fuerzas que actúan longitudinalmente sobre el tren son de dos tipos:
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Fuerzas pasivas: que son aquellas que soporta el tren sin que él mismo
realice ninguna acción especial. Son fuerzas pasivas la resistencia al
avance (en recta y en curva) y la fuerza gravitatoria.
Fuerzas activas son aquellas que se derivan de acciones del propio tren; en
concreto, son las fuerzas de tracción y frenado.
Se denomina resistencia al avance a la resultante de las fuerzas que se
oponen al movimiento del tren en la dirección longitudinal de la vía, diferentes de
las gravitatorias y de las fuerzas de tracción y frenado. La resistencia al avance es
siempre una fuerza de valor negativo (se opone al movimiento del tren), de
acuerdo con las coordenadas definidas.
En concreto, la resistencia al avance es la proyección sobre la dirección
longitudinal de la vía de diversas fuerzas pasivas que actúan sobre el tren y que
son de distinta naturaleza, entre las que se cabe distinguir las siguientes:
Rozamiento entre las ruedas y los carriles.
Rozamientos internos de las partes móviles y giratorias del tren.
Fuerza necesaria para acelerar el aire que entra en el tren (para la
refrigeración de los motores y para la renovación del aire interior).
Resistencia aerodinámica, que a su vez se compone de resistencia de
presión y de fricción, y que resulta especialmente importante en alta velocidad.
Rozamiento de las pestañas sobre el carril en las curvas. Estas fuerzas
pasivas no gravitatorias que se oponen al movimiento del tren pueden
agruparse así:
Resistencia al avance en recta Rar (que es diferente en cielo abierto y en
túnel, donde los efectos aerodinámicos aumentan la resistencia al avance).
Resistencia al avance en curva, Rac.
La resistencia al avance total (Rat) en cada punto del recorrido es la suma de las
anteriores:
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Ecuación 3
La resistencia al avance de un tren varía casi constantemente, pues el tren
pasa sucesivamente por alineaciones rectas y por curvas de diversos radios. Pero
también debe tenerse en cuenta que la resistencia al avance en recta es
dependiente de la velocidad del tren, por lo que cualquier variación de la
velocidad real conduce a una variación de la resistencia al avance en recta y, por
ello, de la resistencia al avance total. Además de la resistencia al avance, es
preciso tener en cuenta el efecto de la fuerza de la gravedad, que actúa sobre el
tren en las pendientes (tiene signo positivo, pues es a favor del movimiento) y en
las rampas (de signo negativo, pues se opone al movimiento). También actúan
sobre el tren en sentido longitudinal las fuerzas activas de tracción (a favor del
movimiento) y de freno (oponiéndose al movimiento), que se realizan desde el
propio tren.
2.1.2.3 Aceleraciones longitudinales
Si las proyecciones de todas estas fuerzas sobre el eje longitudinal están en
equilibrio (es decir, si tienen resultante nula), el tren mantiene su velocidad
constante. Por el contrario, si la resultante es una fuerza neta positiva, el tren se
acelerará de acuerdo con la segunda ley de Newton, y si es una fuerza negativa, el
tren reducirá su velocidad, de acuerdo con la misma ley. Estas aceleraciones, que
impulsan o retardan el movimiento, del tren son las que producen las variaciones
de velocidad del mismo y por lo tanto las que deben conocerse para el estudio de
la cinemática del tren.
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2.1.3 RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA
El valor de la resistencia al avance en recta (Rar) depende de
características físicas del tren; en concreto, de su masa, de su forma, del área de su
sección transversal y de su superficie mojada (que a su vez está muy influenciada
por su longitud). La resistencia al avance también depende, y de forma muy
importante, de la velocidad a la que circula. En el caso de que la vía no esté en
alineación recta en un punto determinado, la resistencia al avance en recta (Rar) es
solo una componente de la resistencia al avance total que debe sumarse (como ya
hemos expuesto) a la resistencia al avance debida a la curva. La resistencia al
avance suele expresarse con una función polinómica de segundo grado que
relaciona, para cada tren, la resistencia en avance en recta con la velocidad
instantánea.
La expresión polinómica más habitual de la resistencia al avance de un
tren en recta (y en horizontal), con velocidad nula del viento exterior1, es
conocida como ―fórmula de Davis‖ y es la siguiente:
Ecuación 4
Donde:
- Rar es la resistencia al avance en recta, que se expresa normalmente en
decanewtons (daN). Será siempre de valor negativo, pues se opone al movimiento
del tren y tiene sentido contrario a la velocidad V.
- V es la velocidad del tren, expresada normalmente en kilómetros por hora
(km/h).
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- A, B y C son coeficientes que dependen de las características físicas del material
rodante, que se miden, respectivamente, en [daN], [daN/(km/h)] y [daN/(km/h)2].
En muchas ocasiones, los coeficientes se expresan (erróneamente, a
nuestro juicio) por unidad de masa del tren, y entonces la ecuación anterior se
convierte en la siguiente:
Ecuación 5
En este caso:
- M es la masa del tren, expresada en toneladas (t)
- a, b y c son coeficientes específicos de la resistencia al avance, que se
miden respectivamente en daN/t, daN/(t.km/h) y daN/[t.(km/h)2].
La razón por la que tradicionalmente se hayan empleado expresiones con
coeficientes específicos relativos a la masa radica en que, en el pasado, la mayor
parte de los trenes eran de composición variable. En ese caso, con esta fórmula se
podía estimar la resistencia al avance de un tren al cambiar su composición (por
ejemplo, cuando a un tren se le añadían o retiraban coches o vagones).
2.1.4 RESISTENCIA AL AVANCE EN CURVA
Al circular el tren por una curva, existe una fuerza longitudinal retardadora
que actúa sobre el tren, por efecto de tres causas :
Solidaridad de las ruedas y los ejes
Paralelismo de los ejes
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Fuerza centrífuga
La resistencia específica debida al desplazamiento del tren en las curvas se
origina por el desplazamiento de las llantas y por el frotamiento de las pestañas
sobre el carril, se define gracias a la siguiente expresión:
Ecuación 6
Donde:
La resistencia específica F, en daN/t.
El radio de curvatura R, en m.
2.1.5 RESISTENCIA DEBIDA A LA GRAVEDAD
La fuerza de la gravedad terrestre disminuye (en las pendientes) o aumenta
(en las rampas) la resistencia al avance. El valor de esta resistencia adicional es el
resultante de fórmula siguiente:
Ecuación 7
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donde:
- Rag es la resistencia al avance debida a la fuerza de la gravedad en decanewtons
(daN). Puede ser positiva o negativa según sea el signo de i.
- g es la aceleración de la gravedad (9,81 m/s2)
- M es la masa del tren, en toneladas (t).
- i es la inclinación local expresada en ―milésimas‖ o milímetros por metro
(mm/m). Puede tener valor positivo si es una subida (rampa) o negativo si se trata
de una bajada (pendiente).
Figura 15: Resistencia por gravedad
La incidencia de la fuerza de la gravedad sobre el tren es independiente de
la velocidad, y debe sumarse (con su signo) a la resistencia al avance, por lo que
en la práctica, para cada tren, la resistencia al avance (en una representación Ra, V
) que en horizontal es una parábola creciente con la velocidad, se convierte en una
familia de curvas paralelas (cada una representativa de la resistencia total en una
pendiente o rampa caracterizada por su inclinación i). Como es natural, existen
casos en que los que la fuerza total es positiva (tiende a acelerar el tren, incluso en
ausencia de tracción) lo que ocurre con pendientes fuertes y normalmente a
velocidades bajas.
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La representación gráfica de la resistencia total en diversas rampas y
pendientes (para un tipo de concreto de tren y cambiada de signo) está recogida en
la figura:
Figura 16: Resistencia en rampa
La equivalencia que se ha expuesto entre la resistencia al avance en una
curva de un determinado radio, y una rampa de determinada pendiente, permite
trabajar con el llamado perfil ficticio, que evita la necesidad de emplear el perfil
real y la planta para los cálculos. Se llama pendiente o rampa ficticia a la que
resulta de sumar la pendiente o rampa que realmente existe y la equivalente
debida la curva. En el caso de una rampa (subida para el tren, i>0), la pendiente
ficticia es:
Ecuación 8
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y en el caso de una pendiente (bajada para el tren, i<0), la pendiente ficticia es:
Ecuación 9
2.1.6 RESISTENCIA AL ARRANQUE
La resistencia específica al arranque es superior a la de avance
correspondiente a velocidad nula ya que incluye el esfuerzo necesario para iniciar
el movimiento del tren y un esfuerzo acelerador mínimo en recta y horizontal. En
rampa esta resistencia aumenta debido a que los enganches entre los vehículos
aumentan su tensión.
Ecuación 10
Donde:
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La resistencia total a arranque E, en kN.
La resistencia específica al arranque ra, en daN/t.
La masa de la carga remolcada Q y la masa de la locomotora L, en
toneladas (t).
2.1.7 ADHERENCIA RUEDA-CARRIL
Cuando el par motor sobre una rueda es muy alto, y en concreto, cuando es
superior al par resistente, la rueda desliza o patina sobre el carril. La adherencia de
la rueda sobre el carril es más grande cuanto mayor sea la masa que apoya sobre
la rueda motriz, que se denomina masa adherente. Existe un cierto límite del par
motor (y correlativamente del esfuerzo de tracción) a partir del cual la rueda
desliza (patina); este el esfuerzo de tracción es una fracción de la masa adherente
(mad):
Ecuación 11
Donde μ es el coeficiente de adherencia (μ<1)
El coeficiente de adherencia (en el proceso de tracción) expresa, pues, el
cociente entre la fuerza horizontal máxima que puede transmitir un eje motriz sin
que la rueda patine y la masa que soporta dicho eje. La adherencia se expresa o en
tanto por ciento, o en forma de coeficiente en tanto por uno. Así, por ejemplo, si la
masa que gravita sobre un eje motor de una locomotora es de 20 t (valor habitual),
y si el coeficiente de adherencia es de 0,25, dicho eje sólo puede transmitir una
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fuerza horizontal de 20.000 x 0,25 = 5.000 daN, sea cual fuere la potencia del
motor. Por ello, la adherencia introduce otro límite (además del que establece la
potencia disponible) a la fuerza de tracción máxima que se puede aplicar por una
locomotora o por un vehículo tractor. En el frenado, de forma análoga, la
adherencia es el cociente entre la fuerza que gravita sobre un eje que frena y la
fuerza horizontal de frenado que puede transmitir dicho eje. Por ello, puede
decirse que el coeficiente de adherencia es la medida de la efectividad con que un
vehículo puede emplear su peso a la tracción o al freno, sin que las ruedas patinen.
Muchos factores influyen en la adherencia: entre ellos, las condiciones
climatológicas, el perfil de la rueda y de la cabeza del carril, la contaminación en
el carril y el sistema de tracción y de control eléctrico. En este último factor es en
el que se han conseguido los mayores avances en los últimos años.
Respecto a las condiciones de la locomotora que favorecen el aumento de
la adherencia están: las barras de tracción bajas, buena suspensión, los equipos
electrónicos de control de tracción (chopper y más aún tracción trifásica), etc. En
cuanto a las condiciones de la vía que permiten obtener una elevada adherencia
están: el buen estado de la misma en cuanto a nivelación, carril soldado y, sobre
todo, el estado superficial del carril. El carril limpio muy lavado (lluvia fuerte)
aumenta considerablemente la adherencia. El carril sucio, ligeramente húmedo
con hojas, sal, algunos productos químicos, grasas y aceites disminuye
notablemente la adherencia. En este último caso se puede aumentar la adherencia,
en parte, mediante el uso de arena.
Respecto al freno, por estar dotado de éste todos o casi todos los vehículos
de un tren, la masa adherente en freno es mucho más alta que en tracción, y por
ello los problemas de adherencia son menores que en el caso de la tracción.
Lógicamente, cada tipo de freno actúa sobre unos ejes, por ello su fuerza máxima
está limitada por la adherencia de esos ejes. Así, normalmente el freno de aire
comprimido actúa sobre todos los ejes del tren, y por ello la masa adherente para
este freno es toda la del tren; pero el freno eléctrico sólo actúa sobre los ejes
motorizados, por lo que para él sólo es relevante la masa sobre estos ejes.
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2.1.7.1 Incidencia de la adherencia en la tracción y en el frenado
La adherencia limita, como se ha expuesto, el esfuerzo de tracción
disponible, puesto que, sea cual fuere la potencia, el esfuerzo de tracción no puede
superar el valor siguiente:
Ecuación 12
donde
- mad es la masa que gravita sobre un eje motor
- y μv es el coeficiente de adherencia de ese eje a la velocidad V.
La fuerza máxima de tracción que se puede ejercer está limitada por la potencia
unihoraria, según la expresión,
Ecuación 13
en velocidades bajas, la fuerza que se podría hacer por la potencia tendería a
infinito, por lo que, en la práctica, la fuerza de tracción está limitada por el control
de la maquina y por la adherencia ya que, por debajo ciertas velocidades, la fuerza
máxima de tracción limitada por la adherencia es menor que la derivada de la
aplicación de la potencia. Al aumentar las velocidades, la fuerza que puede
ofrecer la potencia el motor disminuye, y por ello es más difícil que sea mayor
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que la que pueden transmitir las ruedas sin patinar. Entonces sólo en condiciones
malas de adherencia (con carril sucio o húmedo, por ejemplo) y con solicitaciones
altas de fuerzas (trenes pesados en fuertes rampas) pueden presentarse problemas
de adherencia.
2.1.7.2 Valores de la adherencia en marcha
La adherencia disminuye con la velocidad. La norma técnica de Renfe para
la determinación de las cargas máximas da la función de variación siguiente:
Ecuación 14
Donde:
- es el coeficiente de adherencia a la velocidad V (adimensional),
- es el coeficiente estático de adherencia, es decir, el que corresponde a
V=0, (adimensional).
- V es la velocidad del tren, en km/h.
El coeficiente de adherencia μo normalmente se ofrece por el fabricante como
parámetro del material, y oscila entre 0,2 para locomotoras con motor de corriente
continua y sin equipos antipatinaje y 0,4 para locomotoras con motor trifásico y
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equipos antipatinaje. Por ejemplo, para locomotora de la serie 252 de Renfe es de
0,34, y para el tren AVE (serie 100) es de 0,32.
2.2 ECUACIÓN DEL MOVIMIENTO DEL TREN
Cuando hay una fuerza neta longitudinal F (resultante de la resistencia al
avance, de la fuerza gravitatoria y de las fuerzas de tracción y frenado) sobre un
tren (cuya masa es M) el tren cambia su velocidad, y lo hace de acuerdo con la
segunda ley de Newton o principio fundamental de la dinámica:
Ecuación 15
Si F se expresa de daN, m en toneladas y a en m/s2 (unidades habituales en
el estudio de la dinámica ferroviaria), la ecuación se convierte en:
Ecuación 16
Si la fuerza neta sobre el tren es positiva, entonces el tren aumenta su
velocidad, pues la aceleración resulta mayor que 0; mientras que si la fuerza neta
es negativa (porque la tracción es menor que la resistencia al avance o porque la
fuerza del freno es mayor que la fuerza de la gravedad en la bajada) entonces la
aceleración es negativa y el tren disminuye su velocidad. Debe observarse que
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aunque el tren disminuya su velocidad, ello no significa que esté frenando, tan
solo que las fuerzas retardadoras (entre las que el freno es sólo una más) son
mayores que las fuerzas aceleradoras. Por ejemplo, puede estar subiendo una
rampa fuerte traccionando, pero va perdiendo velocidad porque la rampa es muy
fuerte.
Un resumen de las fuerzas longitudinales que actúan sobre el tren son las
siguientes:
Tabla 5: Fuerzas longitudinales
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2.3 DINÁMICA DEL TREN EN RAMPAS Y PENDIENTES
2.3.1 DINÁMICA DEL TREN EN RAMPAS
En la circulación en una rampa (subida) sobre el tren actúan, en el caso más
general, las siguientes fuerzas:
A favor del movimiento del tren: La fuerza de tracción (moderable)
En contra del movimiento del tren: La resistencia al avance (incluyendo,
en su caso, la resistencia de curva y de túnel); y la resistencia de la fuerza
gravitatoria.
Figura 17: F-V frente a Rampa
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Si la fuerza que actúa a favor del movimiento del tren es superior a las
fuerzas que se oponen, el tren puede acelerarse; si es inferior, el tren reduce su
velocidad. Existe una velocidad, llamada velocidad de equilibrio en rampa Veqr
(para un tren y para una rampa, r) para la cual la fuerza de tracción máxima que
puede hacer el tren es igual a la suma de las fuerzas resistentes, y por tanto el tren
si circula traccionando al máximo no cambia su velocidad. La velocidad de
equilibrio Veqr es tal que
Ecuación 17
Si la velocidad de equilibro en rampa es mayor que la velocidad máxima
(que puede estar condicionada por las propias características del tren o por las de
la infraestructura -típicamente por el radio de las curvas) el tren no precisa hacer
uso de toda su fuerza de tracción para mantener en la subida su velocidad
máxima. Por el contrario, si velocidad de equilibrio es menor que la velocidad
máxima del tren, éste no podrá mantener en la rampa su velocidad máxima.
2.3.2 DINÁMICA DEL TREN EN PENDIENTES
El análisis de la dinámica del tren en las pendientes (bajadas) muestra que
actúan sobre el tren las siguientes fuerzas:
A favor del movimiento del tren:
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Fuerza de gravedad
Fuerza de tracción (moderable)
En contra del movimiento del tren:
Resistencia al avance
Fuerza del freno (moderable, e incompatible con la fuerza de tracción).
Suponiendo, en principio, que no se hace uso de la tracción en la pendiente
y que el tren circula a la velocidad máxima al entrar en ella, pueden presentarse
tres casos:
1. La fuerza gravitatoria (positiva) es de valor absoluto menor que la
resistencia la avance (negativa). Entonces el tren tiende a frenarse y es
preciso aplicar tracción para mantener la velocidad.
2. La fuerza gravitatoria (positiva) es de valor mayor que la resistencia al
avance (negativa). Entonces el tren tiende acelerarse y es preciso aplicar el
freno para que evitar que el tren rebase la velocidad máxima.
3. La fuerza gravitatoria es de valor absoluto igual a la resistencia al avance.
Entonces, sin aplicar ni la tracción ni el freno, el tren mantiene la
velocidad máxima en la bajada.
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Figura 18: F-V frente a Pendiente
Para la velocidad máxima del tren existe una pendiente de equilibrio pe en
la que la fuerza de la gravedad se iguala (en valor absoluto) a la fuerza resistente y
el tren está en equilibrio. Para cada rampa de valor r mm/m, existe una velocidad
de equilibro del tren.
2.4 REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS ESFUERZOS DE
TRACCIÓN, FRENO Y RESISTENCIAS
Casi todas las fuerzas longitudinales que actúan sobre un tren varían con la
velocidad, por lo que es muy frecuente representar en un gráfico todas estas
fuerzas en función de la velocidad.
Cada tren se puede asociar a un gráfico en el que se representan:
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Las curvas de tracción (esfuerzo de tracción-velocidad), que suelen tener
dos tramos: uno aproximadamente horizontal (con el esfuerzo limitado por
la adherencia) y otro descendente (limitado por la potencia). Un mismo
tren, según los grupos motores que tenga en funcionamiento, puede tener
diferentes curvas de tracción.
Curvas de freno dinámico (o eléctrico) (esfuerzo de frenado de servicio-
velocidad) que están también limitadas por la adherencia, existiendo
diferentes curvas para los diferentes potencias de freno de un mismo tren.
Curvas de resistencia al avance, que son una familia de curvas paralelas,
cada una de las cuales corresponde a una pendiente o rampa. Comoquiera
que la fuerza de la gravedad es proporcional a la masa y al valor de la
pendiente, siendo la masa constante para un mismo tren, las distancias
verticales en el gráfico, además de fuerzas, pueden representar pendientes,
de forma que cada una de las curvas de resistencia al avance
correspondiente a una pendiente está separada de otra (paralela
correspondiente a otra pendiente) una cantidad fija que es proporcional a la
diferencia de pendientes. Estas curvas se representan con valores negativos
para facilitar la resolución gráfica de la ecuación del movimiento (es decir,
la resistencia al avance es siempre negativa, pues se opone al movimiento
del tren y su valor está representado en el eje de abcisas como si fuera
positivo).
Cuando el tren está en tracción, la distancia vertical entre la curva de
esfuerzo de tracción (que puede ser cualquier curva por debajo de la que
representa el esfuerzo máximo) y la curva de la resistencia al avance
(correspondiente a la pendiente o rampa en la que se encuentra) es la fuerza
aceleradora del tren. Por lo tanto, la velocidad máxima a la que puede circular el
tren está gráficamente determinada por la intersección entre la curva del esfuerzo
tractor máximo y la resistencia al avance en la rampa en que se encuentre.
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En el gráfico, como ejemplo, se pueden observar estas curvas para típico tren de
Alta Velocidad con dos unidades motrices de acuerdo con el tipo de tren elegido
en este proyecto.
Figura 19: Curvas de esfuerzos de típico tren de Alta Velocidad
La resistencia al avance crece con el cuadrado de la velocidad. Cuando la
pendiente supera determinado valor, la resistencia al avance es positiva, es decir,
el tren tiende a acelerarse en ausencia de tracción o freno.
Las gráficas para el tren que se va a simular son las siguientes, al ser
bitensión cambia según la tensión que coja de la catenaria.
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Figura 20: Esfuerzo para 3kv cc
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Figura 21: Esfuerzo para 25 kv ca
2.5 CARGA MÁXIMA
En la explotación ferroviaria es necesario en muchos casos conocer cuál es
la masa máxima de un tren para que pueda arrancar y circular correctamente. La
cuestión se plantea fundamentalmente en los trenes formados por locomotora y
coches y vagones, para saber cuántos coches o vagones se pueden agregar al tren
y cuál es la masa total que se puede mover. Si la masa que debe llevar el tren es
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mayor que la que puede remolcar en condiciones normales, es preciso disponer de
doble tracción (o asumir los riesgos de fiabilidad derivados de una tracción
insuficiente).
En el caso de los trenes indeformables, se supone que tienen una masa
adecuada para circular normalmente con la potencia y el freno de que disponen,
pues han sido diseñados conociendo su masa. Pese a ello, el cálculo de la masa
máxima puede ser relevante en los casos en los que la tracción está limitada por
avería, o que la adherencia disminuya o cuando el tren debe ser remolcado por
otro vehículo.
Hay cuatro criterios que limitan la masa máxima de un tren para una
determinada tracción dada:
El tren debe poder arrancar en el caso de que quede detenido en un punto
cualquiera de la línea, y debe poder acelerar para alcanzar la velocidad
adecuada de una forma razonable.
El tren debe poder mantener una velocidad compatible con la normal
explotación de la línea en todas las rampas y pendientes. Para ello, ha de
ser capaz de realizar una fuerza tractora superior a las resistencias que se
oponen al movimiento. Esta fuerza tractora puede estar limitada por la
potencia disponible o por la adherencia, ya que, como hemos expuesto, el
coeficiente de adherencia se reduce con la velocidad.
No deben superarse los esfuerzos admisibles en los ganchos que unen
entre sí los distintos vehículos del tren, aunque este límite no sólo es
función de la carga total del tren, sino de en qué parte del tren están
dispuestas las locomotoras
El tren debe poder mantener sus prestaciones de frenado (posibilidad de
frenar en la distancia requerida en función del tipo de señalización). Aún
cuando normalmente al aumentar la masa del tren (por agregación de más
vehículos) también aumenta la potencia del freno, es preciso comprobar si
las prestaciones de frenado se mantienen en el nivel deseado en función
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del perfil de la línea y de las velocidades el tren. También puede ocurrir
que, siendo la potencia de frenado suficiente, la aplicación continuada de
los frenos de fricción pueda provocar un calentamiento excesivo de éstos,
por lo que deba de considerarse el uso del freno dinámico (total o
parcialmente), lo que supondría, en pendientes muy prolongadas, limitar la
masa o la velocidad del tren. Esta cuestión, siendo importante, se estudia
más en el campo del frenado de los trenes que la dinámica ferroviaria en
un sentido amplio.
2.6 CARACTERÍSTICAS DEL TREN TIPO AVE 130
En este apartado se describirán las principales características de los trenes
de Alta Velocidad.
Los trenes de Alta Velocidad suelen estar formados por una unidad o dos
como se muestra en la siguiente imagen.
Figura 22: Composición típica de AVE
Cabeza motriz: Vehículo motor con sólo una cabina de conducción
Unidad: Dos cabezas tractoras y 11 coches Talgo
Composición: Dos unidades acopladas
Tracción simple: Tracción con una unidad
Tracción múltiple: Tracción con dos unidades acopladas
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A continuación se muestran los datos técnicos del AVE 130 con su
descripción y con su valor consiguiente.
Figura 23: Datos técnicos
Las prestaciones del AVE 130 varían según la alimentación que tomen de
la catenaria pudiendo ser a 3kv de corriente continua o a 25kv de corriente alterna.
En este proyecto solo se simulará la alimentación a 25kv de tensión alterna. La
influencia de esta tensión se puede ver en la siguiente imagen.
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Figura 24: Influencia de tensión 25kv ca
Como ya se mostró anteriormente la gráfica de tracción del AVE 130 con
una alimentación de la catenaria a 25kv de corriente alterna es la siguiente:
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Figura 25: Tracción para 25 kv ca
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2.6.1 ESTRUCTURA Y VENTILACIÓN DE LA CABEZA MOTRIZ
En cada cabeza motriz se suelen instalar una serie de componentes como
se muestra en la siguiente imagen del tren tipo elegido.
Figura 26: Estructura de cabeza motriz típica de tren AV
TCS1/2/3 Equipo de protección automático 1 (ETCS - LZB – EBICAB
900) / 2 (ASFA) / 3 GSM-R e interfaces
HVC-AC Armario de alta tensión AC - 25 Kv
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HVC-DC Armario de alta tensión DC - 3 Kv
AUX1/2 Distribución energía auxiliar 1/2 de corriente alterna
CON Convertidor 1 y 2
BAC Subconjunto cargador de batería y distribución 110Vcc
COM Armario de control y comunicaciones
CMP/ PAP Bloque neumático y compresor / Panel de mando del
pantógrafo
CLT-CON Torre de refrigeración para convertidores
CLT-TRA Torre de refrigeración para transformador
TMB 1…4 Ventilador motor de tracción
BRR Resistencia de freno
MRB Ventilador sala de máquinas
Además de estos elementos se instalan otra serie de elementos de auxilio y
emergencia para cualquier incidencia.
Figura 27: Elementos de auxilio
1 - Pulsador luz sala de máquinas
2,11- Extintores
3 - Pasarela de desembarque
4,5 - Enchufe DIN
6 - Enchufe CEE
7 - Pértiga telescópica para puesta a tierra
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8 - Armario de dotación: Calzas, herramientas, barra desenclavamiento manual
morro
9 - Enganche auxiliar scharfenberg
10 - Escalera plegable
12 - Bolsa para conexión eléctrica de la pértiga
13 - Disyuntor tetrapolar para desconectar alimentación externa
14 - Magnetotérmico tripolar para proteger relé de secuencia de fases 39F01 en
BAC
15 - Magnetotérmico unipolar para proteger neutro en lazo de seguridad de
400Vca
Para el buen funcionamiento de la cabeza motriz y de sus correspondientes
elementos se necesita una buena ventilación de aire para que no se calienten las
maquinas y elementos.
Figura 28: Ventilación cabeza motriz
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2.6.2 BOGIE
Es la estructura rodante sobre la que descansan los vagones de ferrocarril y
las locomotoras actuales, que no utilizan ejes simples. Un bogie consta de una
plataforma, dos o tres ejes y de las correspondientes ruedas, unida al vehículo
mediante un pivote vertical que permite que gire hacia ambos lados en las curvas.
Las características del bogie del AVE 130 son las siguientes:
Bogie con ruedas desplazables tipo Talgo
Velocidad comercial máxima 250 km/h UIC - 220 km/h RENFE
Carga máxima por eje 18 t
Motor de tracción asíncrono trifásico. Potencia 632 kW
Construcción robusta con bajo peso
Buen aprovechamiento del esfuerzo de tracción
Largos intervalos de mantenimiento
Transmisión del esfuerzo mediante barra de tracción / compresión
Grupo motor suspendido en el bastidor del bogie, que permite la
reducción de esfuerzos dinámicos ocasionados por la vía
Bastidor cerrado formado por dos vigas longitudinales y tres
transversales herméticas al aire en su interior
Bastidor de eje (armadura) con los conjunto de ruedas y elementos de
enclavamiento.
Unión de la armadura de cambio de ancho y bogie mediante bielas
longitudinales con una doble función:
• Transmisión esfuerzos longitudinales entre el eje de cambio de ancho
y bastidor de bogie
• Guiado de los ejes de cambio de ancho
Supervisión de la temperatura de las cajas de grasa y estabilidad de
marcha (acelerómetro en viga trasera del bogie)
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La transmisión del esfuerzo motor en cada bogie tiene las siguientes
características:
Cada eje incorpora su propio motor solidario al reductor
Conjunto suspendido en el bastidor del bogie que permite:
– Amortiguación de los movimientos transversales del motor
debido a los péndulos, mediante amortiguador
Unión del motor eléctrico y reductor:
– Unión eje motor eje entrada reductor por acoplamiento de
membrana, que permite el desacople del motor en caso de aumento brusco
del par
–Unión carcasa motor carcasa reductor mediante unión atornillada
Transmisión del par del reductor a los ejes mediante árbol hueco y eje
nervado para la conexión de los dos conjuntos de ruedas
Sensores de velocidad de giro y temperatura en cada motor
Barra de tracción – compresión que permite los movimientos relativos
entre bogie y caja amortiguando las vibraciones producidas por la
tracción e inclinaciones del bogie.
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Figura 29: Transmisión del esfuerzo motor de un bogie de AV
Para frenar el bogie usa distintos sistemas de frenado:
Freno eléctrico de gran rendimiento (freno de servicio)
• Recuperación de la energía a la red si existen otros consumidores
• Reostático cuando la red no tiene capacidad de absorción
Freno mecánico: En locomotoras y vagones actuando directamente en los
discos de rueda
Sistema de traslación simultanea del conjunto de freno (zapata, cilindro y
guarniciones) en todas las ruedas
Todos los cilindros de freno son de estacionamiento, dotados con muelle
acumulador y sistema anticompound.
Cada eje de ancho variable está dotado de un sensor de antibloqueo, tipo
UIC
Una característica importante de este tren es la posibilidad que tiene de
cambiar el ancho de sus bogies para adaptarlo a diferentes anchos de vías.
Para cambiar de un ancho a otro sigue los siguientes pasos:
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Figura 30: Cambio ancho de vía
1ºFase (A): Los patines con los que están dotadas las armaduras de cambio
de ancho entran en contacto con las pistas (1) y deslizan sobre ellas. Las
ruedas quedan descargadas del peso.
2ºFase (B): Las bases de los cerrojos se introducen en unas guías en T (2),
descendiendo obligados por la pendiente de estas guías. Los conjuntos de
rueda quedan desenclavados.
3ºFase (C): Las ruedas se desplazan transversalmente hasta sus nuevas
posiciones empujadas por unos contracarriles (3).
4ºFase (D): Los cerrojos vuelven a ascender obligados por la pendiente a
estas guías y los conjuntos de rueda quedan enclavados en su nueva
posición.
5ºFase (E): Las ruedas giran ya en su nuevo ancho de vía.
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2.6.3 POTENCIA, PROPULSIÓN Y REFRIGERACIÓN
El equipo de propulsión suele incorporar:
Componentes para la alimentación de alta tensión de catenaria (DC y AC)
Transformador principal con devanados secundarios independientes que
también sirven como inductancias en DC
Dos convertidores con IGBT’s, (transistor bipolar de puerta aislada)
refrigerados por agua integrados en un solo armario
Dos motores suspendidos en cada bogie, alimentados en paralelo
Dos resistencias de freno (Rb) con ventilación forzada.
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Figura 31: Diagrama de alta tensión
Topología condicionada por:
• Catenaria 3 Kvdc y 25 kVac
• Alimentar las dos cabezas por un solo pantógrafo mediante línea de techo o
de tren
Para AC hay una línea de AT de paso por techo, para DC hay una línea de
tren convencional para la alimentación de convertidores de tracción. También
sirve para la alimentación en AC y DC de los convertidores de los coches
extremos.
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Figura 32: Diagrama alta tensión II
• Q11. Panto AC con bandas de carbón
• Q12. Panto para DC con bandas de cobre
• Pararrayos F01. Protec. sobre tensiones atmosféricas
• Transductor U11. Tensión de catenaria
• Seccionador Q03. Conexión panto 3kV
• Disyuntor Q01, 25 kVac (HVC-AC y HVC-DC)
• Disyuntor Q04, 3kVdc (HVC-DC)
• Pararrayos F03. Sobretensión apertura disyuntor AC (HVC-AC)
• Pararrayos F04. Sobretensión apertura disyuntor DC (HVC-DC)
• T21, medida I primaria trafo principal
• T01, trafo principal con devanado alimentación línea de tren a 1,5 kVac
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• U01- U02, I primaria para regulación convertidor (HVC-DC)
• U03 y U04, I cc de catenaria (HVC-DC)
• U05, protección diferencial (HVC-DC)
• U14. Vcc catenaria o de línea tren (HVC-DC)
• Q02. Conexión trafo a línea techo (HVC-AC)
• Q06. Seccionador multipolar para puesta a tierra de disyuntor Q04 y linea
de tren de 3Kv
• T22. I línea techo
• T12. V procedente línea techo (HVC-AC)
• F02. Pararrayos línea techo (ROF)
• La línea de tren 3kVdc/1,5kVac para la alimentación en AC y DC de los
convertidores de los coches extremos y en DC de la otra motriz, dispone
de:
– 33K01. Alimenta la línea con 1,5kVac para coches extremos (HVC-DC)
– 33K02. Alimenta la línea con 3kV (HVC-DC)
– 33U01. I línea de tren (HVC-DC)
– 33U02. V línea de tren (HVC-DC)
A continuación en la siguiente imagen se muestra como se reparte la
tensión en la cabina y demás coches del tren después de conectar el pantógrafo
con la catenaria. Casi siempre se conecta el pantógrafo de la cabina que no está
ocupado para poder facilitar el cambio de tensión de una vía a otra, aunque se
puede poner el de la cabina que está ocupada.
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Figura 33: Reparto de alta tensión, 25 kv ca
En la siguiente figura se puede ver más detalladamente el reparto de tensión y
como mediante convertidores, choppers y transformadores se consigue la tensión
requerida para motores, sistemas auxiliares, etc.
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Figura 34: Configuración de alta tensión 25 kv ca
La potencia de la unidad de AVE variará si tiene tracción simple o doble, y
según sea la tracción deberá configurar de manera diferente los pantógrafos.
Figura 35: Tracción simple
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Figura 36: Tracción doble
El sistema de control del pantógrafo asegura la presión sobre la catenaria,
independientemente del sentido de marcha, velocidad, altura de catenaria,.. En
caso de desgaste/rotura de la banda de contacto, el pantógrafo desciende para
evitar enganches de catenaria.
Las características del motor de tracción de la unidad AVE 130 a simular
en este proyecto son las siguientes:
• Motor 4 FIA 5734, asíncrono trifásico de jaula de ardilla con 4 polos y 632
kW nominales
• Diseñado para su alimentación desde un ondulador de tensión variable
mediante modulación de ancho de pulsos
• Requiere ventilación forzada
• Esta atornillado al reductor formando con él una unidad física suspendida
del bastidor del bogie.
• Dispone de un sensor de velocidad para control de esfuerzo de tracción –
freno y de la velocidad
• Para adaptar los parámetros del motor a las condiciones de funcionamiento
en cada momento, dispone de dos sensores de temperatura. Así obtiene una
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respuesta óptima del par. También sirven para la protección contra sobre
temperatura y regulación de la velocidad de los ventiladores.
2.6.4 SERVICIOS AUXILIARES
Los principios básicos de distribución de energía trifasica se muestran en
la siguiente figura, indicando los consumidores e interfaces en la cabeza motriz.
Figura 37: Sistemas auxiliares
2.6.5 EQUIPOS DE SEGURIDAD
En este proyecto se va a simular como ya se dijo con un sistema de ayuda
en la conducción llamado ASFA. En la siguiente figura se puede ver donde están
colocadas las antenas receptoras de los diferentes sistemas de seguridad.
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Figura 38: Antenas de equipos de seguridad
Figura 39: Sinopsis del equipo de protección
2.6.6 CABINA
El pupitre de conducción tiene la siguiente distribución:
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Figura 40: Pupitre de mando
Los distintos mandos se explicarán a continuación:
Figura 41: Mesa del pupitre 1
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Figura 42: Descripción mesa 1
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Figura 43: Mesa del pupitre 2
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Figura 44:Descripción mesa 2
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Figura 45:Mesa de pupitre 3
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Figura 46: Descripción mesa 3
Para poder poner en marcha el tren hay que seguir una puesta en marcha
con un orden específico:
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Figura 47: Puesta en marcha
2.6.7 TIPOS DE FRENO
Freno de servicio:
• Se activa actuando sobre el manipulador 74A01
• El tren frena prioritariamente con el freno electrodinámico en los bogies
motores
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• Cuando este no es suficiente se aplica freno neumático en los coches
• En caso de frenado máximo se solapa en las CM el freno eléctrico y el
neumático
• Con todos los frenos eléctricos activos y recuperando, el freno neumático
se aplica en los coches a partir de los puntos 3 o 4 del manipulador
• En caso de que el freno eléctrico disminuya por avería u otras razones, se
compensa con el neumático de los coches y si fuese necesario por el de las
CM. La perdida de freno eléctrico en un bogie, implica su sustitución por el
neumático
Figura 48: Freno de servicio
Freno de auxilio:
• Se utiliza en caso de avería del freno de servicio
• Se debe presionar el pulsador 74S04
• Con su accionamiento, no hay blending de tren
• Los coches responden a la presión de TFA generada con el manipulador
• El blending local solo está activo en la CM no habilitada
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• En la motriz habilitada, cuando se aplica freno neumático, se anula el freno
eléctrico, al no estar disponible la función de freno conjugado
Freno rápido. EMERGENCIA:
• El objetivo es lograr una distancia de frenado lo más corta posible.
• Con la activación del freno rápido, el freno neumático máximo (la presión
en la tubería de freno bajará rapidamente por debajo de los 2,0 bares) actúa
en los coches y en la cabeza se establece el blending.
• La activación del freno rápido se produce por:
• Manipulador del freno indirecto en la posición frenado rápido ("FR").
• Apertura del lazo de emergencia.
• Apertura del circuito de seguridad (alimentación de las válvulas
H.M./SIFA)
• En caso de fallo de una válvula SIFA se produce un frenado de emergencia.
Una vez anulada (grifo de anulación), sin restricciones de circulación
• En caso de fallo de las dos, se deben anular lazos, HM y sistemas de
seguridad.
• La velocidad queda limitada a 10 km/h
• Si se puentea el lazo localmente en el bastidor de freno, se limitará la
velocidad a 140 km/h
Freno de URGENCIA (mediante SETA)
• El objetivo es frenar el tren de la manera más segura posible.
• Se produce en el tren la aplicación de la máxima fuerza de frenado
neumático (TFA = 0 bar)
• Se realiza activando el pulsador de emergencia ("SETA")
• La activación de la SETA abre directamente la TFA
• El disyuntor se abre y el pantógrafo baja
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• El pulsador de emergencia sólo se debe accionar en casos de emergencia y
no en la explotación normal
• Se recomienda actuar de manera inmediata la SETA en caso de
movimiento no deseado del tren
2.6.8 SISTEMA DE PROTECCIÓN ASFA
ASFA es la ayuda a la conducción que se ha simulado en el proyecto.
El ASFA es el sistema de Anuncio de Señales y Frenado Automático, tipo
ATP puntual, instalado en toda la Red Nacional desde el año 1972.
El ASFA, dentro de las limitaciones propias de todo sistema puntual, se ha
ido adaptando a la evolución tecnológica de RENFE. Así se desarrolló la
aplicación ASFA 200, para cubrir las necesidades en las líneas de 200km/h, el
ASFA AV que ha servido como sistema de respaldo en las líneas de Alta
Velocidad, el ASFA STM como adaptación al sistema ERTMS. Últimamente
ADIF /RENFE han especificado el ASFA Digital con la idea de cubrir los
requerimientos de seguridad en aquellas líneas en las que no se implemente el
ERTMS o durante el periodo en el que aún no se haya instalado el ERTMS o se
prevea la circulación de trenes sin ETCS.
El sistema consta de dos partes diferenciadas:
Los equipos de vía, balizas, que, teniendo en cuenta las condiciones impuestas
por las instalaciones de señalización y las características de la línea,
transmiten información en condiciones de ser captadas por los vehículos.
Los equipos de a bordo de los vehículos, que captan y procesan la información
procedente de los equipos de vía y la transforman en indicaciones y órdenes al
maquinista.
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Figura 49: Diagrama de bloques de ASFA
Composición del ASFA
El equipo de ASFA se puede dividir en dos equipos, uno en la vía y otro
integrado en el tren como se ve en la siguiente figura:
Figura 50:Composición ASFA
Equipos de vía
BALIZA
EQUIPO DE
CONTROL Y
PROCESO
ODOMETRÍASUBSISTEMA
DE
CAPTACIÓN
SUBSISTEMA DE ACTUACIÓN Y
PRESENTACIÓN INFORMACIÓN
TREN
VIA
ERTMS/LZB
BATERIA
EQUIPO
FRENO
REGISTRADOR
TREN
BALIZABALIZA
EQUIPO DE
CONTROL Y
PROCESO
ODOMETRÍASUBSISTEMA
DE
CAPTACIÓN
SUBSISTEMA DE ACTUACIÓN Y
PRESENTACIÓN INFORMACIÓN
TREN
VIA
ERTMS/LZB
BATERIA
EQUIPO
FRENO
REGISTRADOR
TREN
BATERIA
EQUIPO
FRENO
REGISTRADOR
TREN
DIAGRAMA DE BLOQUES
• Sistema de Anuncio de Señales y Frenado Automático
– Equipo vía:
• Unidades de conexión
• Balizas fijas/ conmutables
– Equipo de tren
• Captador
• Amplificador periódico
• Armario de control o equipo de control y proceso
• Panel de cabina (lampara de eficacia)
• Pulsador de rearme de freno
• Pulsador de reconocimiento
• Rebase autorizado
• Conexión al freno de emergencia
• Tacógrafo
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Están constituidos por balizas colocadas en la vía, integradas por
condensadores y una inductancia sin núcleo y las unidades de conexión, que
captan la información de las señales. Las balizas pueden ser fijas o conmutables.
Equipos a bordo
Los equipos de a bordo están integrados por una serie de elementos, conectados
entre sí y con el sistema de freno del vehículo. Dichos elementos son básicamente:
Subsistema de captación
El captador.
El amplificador aperiódico.
El Equipo de Control y Proceso o armario de control.
Subsistema de actuación y presentación información en cabina
Pulsador de reconocimiento
Pulsador de rebase autorizado
Dos pulsadores de rearme de freno, que debe actuar el maquinista
cada vez que el sistema provoque el frenado de emergencia.
Interface con el tren
Conexión con el freno de emergencia
Fuente de alimentación.
Tacógrafo
Las balizas están instaladas a pie de señal, baliza de señal, y a una
distancia de 300 m. aproximadamente en horizontal en las líneas convencionales,
balizas previas. Las balizas al sintonizarse con la bobina del captador situado en la
locomotora y del que reciben la energía, , produce una oscilación eléctrica a una
frecuencia relacionada con el aspecto de las señales.
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Cada frecuencia está asociada a un aspecto de las señales o una magnitud a
controlar. La asignación de frecuencias a los aspectos está indicada en la tabla
siguiente:
– L1 60.000 Khz Amarillo/Verde-Amarillo
– L2 64.020 Khz Verde intermitente
– L3 68.310 Khz Verde
– L4 72.887 Khz Reserva (PN protegido)
– L5 77.770 Khz Reserva (A+N)
– L6 82.980 Khz Reserva (V/A)
– L7 88.540 Khz Rojo (comprobación velocidad)
– L8 95.500 Khz Parada (frecuencia de fondo)
– L9 103.007 Khz Reserva (PN sin protección)
– FP 111.100 Khz Frecuencia permanente
ASFA. Funcionalidad
Figura 51: Funcionalidad ASFA
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El sistema ASFA básico realiza las siguientes funciones:
Informa al maquinista del aspecto que presentan las señales. Esta
información se realiza solamente en determinados puntos de la vía: al pie
de cada señal (baliza de señal)y a unos 300 m. antes de la misma (baliza
previa).
Si la indicación presentada por la señal es la de vía libre, aspecto verde, el
sistema sólo informa y no exige ninguna actuación del maquinista.
Si la indicación de la señal es la correspondiente al anuncio de parada o
anuncio de precaución, aspecto amarilla o verde amarillo, el sistema,
además de informar, exige que el maquinista se dé por enterado, actuando
sobre un pulsador instalado a tal fin; en caso de no hacerlo dentro de un
tiempo establecido, el equipo produce el frenado automático de
emergencia.
Si la indicación presentada por la señal es la de parada o señal en rojo, en
el punto de transmisión situado 300 m. antes de la señal, se comprueba si
la velocidad del vehículo es igual o inferior a una preestablecida en
función del tipo de tren, introducido por el maquinista al inicio de su
marcha. Si la velocidad es superior se produce el frenado automático de
emergencia. Si se rebasa la señal, el sistema produce también el frenado
automático de emergencia.
Tanto las indicaciones presentadas por las señales, como las actuaciones del
maquinista relacionadas con el equipo, quedan registradas en el tacógrafo del
vehículo.
El maquinista dispone de un pulsador de rebase que le permite rebasar una
señal prohibitiva cuando por avería o cualquier otra circunstancia, le sea
autorizado el rebase, sin que se dispare el freno de emergencia.
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ASFA 200. Funcionalidades
Figura 52: ASFA 200 Funcionalidad 1º
Figura 53: ASFA 200 funcionalidad 2º
Funcionalidad del ASFA 200.
A continuación, como ejemplo de la adaptación del ASFA a diferentes
funcionalidades, se hace una breve descripción de las posibilidades que se
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consideraron en la selección de la funcionalidad del ASFA 200. Esta
funcionalidad se tenía que conseguir desde una evolución sencilla de los equipos
existentes. Los diagramas representados en los dibujos muestran las dos opciones
consideradas en las que se controlaba el paso por la señal verde intermitente de
dos formas diferentes.
Opción 1
Al paso por la señal del Verde Intermitente se realizaba el siguiente proceso:
Paso sobre baliza previa correspondiente a la señal ―VI ― (verde intermitente).
Se da aviso acústico y señalización óptica en cabina, exigiéndose el
reconocimiento por parte del maquinista en un tiempo no superior a 3 segundos.
Al pasar por pie de señal:
Se repite la secuencia de avisos y exigencia de reconocimiento.
15 segundos después del paso por la baliza previa:
Se produce un control de velocidad a (170 - 180 Km/h. aprox.) con sanción de
freno de emergencia en caso de superar esta velocidad en el momento del control.
En este momento desaparece la indicación óptica.
Al paso por señales con indicaciones verde, amarillo o verde/amarillo, y rojo, se
mantiene la misma funcionalidad que en el caso del ASFA ya descrito.
Opción 2
Esta opción consiste en controlar la velocidad de forma continua al paso por
señales que indican el Verde Intermitente, Amarillo o Verde/Amarillo.
Este control se puede hacer de forma permanente hasta recibir la siguiente
información dependiendo de que se trate de un nuevo equipo o sea una
ampliación de un equipo ASFA básico ya existente. Esto suponía modificaciones
en el sistema ASFA Básico inicial, para aquellas unidades que quisieran circular
a 200 Km/h.
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En esencia, la acción consistiría en controlar de una forma escalonada y continua
la velocidad del tren, para ello:
Al paso por una señal con indicación Verde Intermitente, se controla la
velocidad de la misma forma que la indicada en la opción l.
15 segundos después del paso por la baliza previa del VI se produce un
control de velocidad a (170 - 180 Km/h. aprox.) con sanción de freno de
emergencia en caso de superar esta velocidad en el momento del control.
Este control permanece hasta la siguiente señal.
Al paso por la señal siguiente en indicación Amarillo o Verde/Amarillo se
realiza un control de velocidad a 160 Km/h. con sanción de freno si se
sobrepasa.
Al paso por señales con indicaciones verde, amarillo o verde/amarillo, y rojo,
se mantiene la misma funcionalidad que en el caso del ASFA ya descrito.
En este proyecto se ha simulado la opción 2 del sistema de ayuda a la
conducción ASFA.
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Capítulo 3 ANÁLISIS Y DISEÑO DEL
SIMULADOR DE TRENES DE ALTA VELOCIDAD
Este capítulo refleja el proceso de análisis y diseño del Simulador de trenes
de alta velocidad. Para ello se comienza con el estudio de las necesidades, para
plasmarlas después en forma de requisitos. Tras ello se definirá la estructura del
programa mediante el diagrama de clases y el diagrama de navegación. Se
describirá además el modelo de la base de datos utilizada..
3.1 ANÁLISIS DE NECESIDADES
Durante la fase de análisis se debe analizar exactamente qué requisitos se
necesitan para la implementación.
3.1.1 ÁMBITO DEL SISTEMA
El proyecto a diseñar se denomina ―Simulador de Trenes ICAI‖ y tiene
como objetivo simular el proceso de conducción de un tren. Los datos que deberá
introducir el usuario son los particulares del tren y su recorrido.
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3.1.2 DESCRIPCIÓN GENERAL
3.1.2.1 Perspectiva del producto
Se trata de un diseño que sigue con la línea de proyectos realizados en
años anteriores, dentro de la tecnología ferroviaria de simulación de trenes. En
este caso se podrá simular trenes de alta velocidad supervisados por el sistema de
ayuda a la conducción ASFA y se podrá simular incidencias.
3.1.2.2 Funciones del producto
El proyecto de simulación de una cabina de tren tiene como objetivo el
poder simular el proceso de conducción de un tren a utilizando una arquitectura
basada en PC.
La interfaz con el conductor se hace a través de un monitor en el que se
representan todos los mandos y aparatos indicativos instalados en el
pupitre de una cabina de conducción.
Se dispone de pantallas específicas para la configuración de la simulación.
En ellas se introducen las características del tren a simular, las del trayecto
a recorrer en la simulación y las propias del ASFA.
El conductor debe actuar sobre los mandos de la misma forma que lo haría
en un tren real, siempre a través del ratón, teclado e interfaces gráficas.
El programa devuelve al usuario los resultados obtenidos a través de distintas
gráficas y de la representación de los equipos de medida.
La velocidad del tren y la intensidad absorbida o generada debido a la
marcha del tren bajo la actuación del conductor se recogen en un gráfico
sobre una pantalla o zona de pantalla específica.
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Los aparatos de medida situados en la cabina muestran los valores reales
derivados del proceso de simulación.
Tras la simulación se generan unas gráficas y listados con los resultados.
3.1.2.3 Características de los usuarios
Los posibles destinatarios del simulador son tanto usuarios especializados,
por ejemplo futuros conductores de trenes, como aficionados del mundo
ferroviario, a los que se les da la posibilidad de una primera toma de contacto con
el tren de tracción eléctrica más técnica que la que proporcionan los juegos de
simulación.
3.2 ESPECIFICACIÓN DE REQUISITOS FUNCIONALES
Una vez conocidas las necesidades y definidos los objetivos del proyecto,
es necesario plasmarlas en forma de requisitos. Éstos comprenden todas las tareas
relacionadas con la determinación de las necesidades o de las condiciones a
satisfacer del simulador. Establecerán tanto las especificaciones para el desarrollo
posterior, como los criterios de validación del producto final.
Estos requisitos se obtuvieron mediante una serie de pasos:
Obtener requisitos: A través de reuniones con los directores de proyecto.
Documentar requisitos: Los requisitos deben estar correctamente
documentados y especificados
Verificar los requisitos: Consiste en comprobar el correcto funcionamiento
de un requisito en la aplicación
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Validar los requisitos: Comprobar que los requisitos implementados se
corresponden con lo que inicialmente se pretendía.
3.2.1 RESTRICCIONES
3.2.1.1 En el equipo del desarrollador del sistema
Se necesitan los siguientes requisitos hardware necesarios para el
desarrollo del simulador:
- Procesador: Intel Core 2 Duo.
- Memoria: 1024 MB de RAM.
- Tarjeta gráfica: 256 MB.
- Monitor con configuración de pantalla 1280x800 píxeles.
- Ratón y teclado
Además los requisitos software necesarios son:
- Windows XP
- Microsoft Access
- Microsoft Excel
-Windows Media Player 10
- Microsoft Visual Studio .NET 2005
3.2.1.2 En el equipo del cliente
Para la posible ejecución del programa en el equipo cliente, es necesario
que éste instale o tenga instalado previamente la plataforma Microsoft .NET
Framework, cuyo instalador se suministrará con el del Simulador de trenes de alta
velocidad. Los requisitos hardware necesarios, son principalmente los mismos que
los del equipo del desarrollador.
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3.2.2 REQUISITOS FUTUROS
El sistema puede dar lugar a futuras ampliaciones y mejoras que se
detallan en el capítulo 5: ―Conclusiones y Futuros Desarrollos‖.
3.2.3 REQUISITOS FUNCIONALES
A continuación se detallan los requisitos específicos del simulador, indicando
en una tabla en la que se indicará:
1. Nombre del requisito y palabra clave.
2. Descripción del requisito.
3. Tipo.
4. Subrequisitos (si existen).
5. Requisitos relacionados.
6. Pictograma
3.2.3.1 Índice de requisitos
R0 Requisito Objetivo.
R1 Interfaces del Simulador.
R1.1 Pantalla Principal o ―Padre‖.
R1.1.1 El menú ―Programa‖
R1.1.2 El menú ―Recorrido‖
R1.1.3 El menú ―Ayuda‖
R1.2 Pantalla Elección del Tren y Línea.
R1.3 Pantalla Configuración de las características del Tren.
R1.4 Pantalla Configuración del Trayecto.
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R1.5 Pantalla Carga.
R1.6 Pantalla Cabina.
R1.6.1 El Panel de Puesta en Servicio
R1.6.1.1 Interruptor con llave para habilitación de la cabina.
R1.6.1.2 Mando del pantógrafo
R1.6.1.3 Mando del disyuntor principal.
R1.6.2 La Maneta de Inversión de Marcha
R1.6.3 La Seta de Emergencia
R1.6.4 El Regulador de Mando
R1.6.4.1 La Palanca del Regulador
R1.6.4.2 El Dispositivo de Hombre Muerto
R1.6.5 El Selector de Vía
R1.6.6 Los Pulsadores de Puertas
R1.6.7 El Silbato
R1.6.8 El Velocímetro
R1.6.9 El Manómetro
R1.6.10 El Indicador de Consumo
R1.6.11 El Reloj
R1.6.12 Pulsadores adicionales
R1.6.13 La ventana Apertura de Puertas.
R1.6.14 El Indicador Balance de Potencia.
R1.6.15 El Arenero.
R1.6.16 Pulsador Reconocimiento ASFA.
R1.6.17 Freno de Auxilio.
R1.6.18 Manipulador de freno de servicio.
R1.6.19 Valor de Régimen.
R1.6.20 Ventana de incidencias
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R1.6.21 Indicador ASFA
R1.7 Ventanas Auxiliares.
R1.7.1 La ventana Velocidades
R1.7.2 La ventana Intensidad
R1.7.3 La ventana Información de Estado
R1.8 Visualización del recorrido.
R1.8.1 Visualización estática del recorrido.
R1.8.2 Visualización dinámica del recorrido.
R1.8.3 Visualización de las estaciones.
R1.8.4 Visualización de los diferentes elementos de señalización.
R1.8.4.1 Señalización señales informativas.
R1.8.4.2 Señalización señales luminosas.
R1.9 Pantalla de elección de averías e incidencias
R1.9.1 Funcionamiento de Fallo del Freno de Servicio
R1.9.2 Funcionamiento de Bloqueo de Rueda
R1.9.3 Funcionamiento del Fallo del motor de tracción.
R1.9.4Funcionamiento de Eje indebidamente frenado
R1.9.5 Funcionamiento de Alarma de pasajeros
R2 Puesta en Marcha del Simulador
R2.1 La pantalla de bienvenida.
R2.2 Funcionalidad de la ventana principal.
R2.2.1 Funcionamiento del menú ―Programa‖
R2.2.2 Funcionamiento del menú ―Recorrido‖
R2.2.3 Funcionamiento del menú ―Ayuda‖
R2.3 Funcionalidad de la interfaz de Elección del tren y línea.
R2.4 Funcionalidad de la interfaz de Configuración de las Características del tren.
R2.4.1 Introducción de las características del tren.
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R2.4.2 Introducción de la característica de tracción y freno eléctrico.
R2.4.3 Introducción de la característica de freno neumático.
R2.5 Funcionalidad de la interfaz Configuración de trayecto
R2.6 Funcionalidad de la interfaz Carga
R2.7 Funcionalidad de la interfaz Cabina
R2.7.1 Funcionamiento del Panel de Puesta en Servicio.
R2.7.1.1 Conexión de los equipos.
R2.7.1.2 Desconexión de los equipos.
R2.7.1.3 La Seta de Paro de Secuencia.
R2.7.2 Funcionamiento de la Maneta de Inversión de Marcha.
R2.7.3 Funcionamiento de la Seta de Emergencia.
R2.7.4 Funcionamiento del Regulador de Mando.
R2.7.4.1 Funcionamiento de la palanca del Regulador.
R2.7.4.2 Funcionamiento del dispositivo de Hombre Muerto.
R2.7.5 Funcionamiento del Selector de Vía.
R2.7.6 Funcionamiento de los Pulsadores de Puertas.
R2.7.7 Funcionamiento del Silbato.
R2.7.8 Funcionamiento de la ventana Apertura de puertas.
R2.7.9 Funcionamiento del Selector del ASFA.
R2.7.10 Funcionamiento de El Arenero.
R2.7.11 Funcionamiento del Pulsador Reconocimiento ASFA.
R2.7.12 Funcionamiento del Freno de Auxilio.
R2.7.13 Funcionamiento del Manipulador de freno de servicio.
R2.7.14 Funcionamiento del Valor de Régimen.
R2.8 Funcionalidad de las Ventanas Auxiliares.
R2.8.1 Funcionamiento de la ventana Velocidades.
R2.8.2 Funcionamiento de la ventana Intensidad.
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R2.9 Funcionalidad de Averías e incidencias
R2.9.1 Funcionamiento de Fallo del Freno de Servicio
R2.9.2 Funcionamiento de Bloqueo de Rueda
R2.9.3 Funcionamiento del Fallo del motor de tracción.
R2.9.4Funcionamiento de Eje indebidamente frenado
R2.9.5Funcionamiento de Alarma de pasajeros
R3 Resultados.
R4 Funcionamiento del freno neumático.
R5 Orden de aparición de Interfaces.
R6 Sistema de Protección ASFA.
R6.1Tratamiento de los datos por parte del sistema ASFA
R6.2 Control del freno de emergencia mediante el sistema ASFA
R7 Utilización del Visual Studio 2008.
R8 Programación con Visual Basic.
R9 Utilización del Excel 07.
R10 Utilización del Access 07.
R11 Utilización de Word 07
R12 Utilización del Movie Maker.
R13 Utilización del Adobe Acrobat.
R14 Utilización de un PC gama media.
R1 Interfaces del simulador
[INTR]
DESCRIPCIÓN El simulador constará de 7 interfaces gráficas
(Elección del tren y línea, Configuración de las
características del Tren, Configuración del
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Trayecto, Configuración de averías
determinadas, Carga, Cabina) además de la
interfaz ―padre‖ que contiene el menú de
programa.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS R1.1 Pantalla Principal o ―Padre‖
R1.2 Pantalla Elección del Tren y
Línea
R1.3 Pantalla Configuración de las
características del Tren
R1.4 Pantalla Configuración del
Trayecto
R1.5 Pantalla Carga
R1.6 Pantalla Cabina
R1.7 Ventanas Auxiliares
R1.8 Visualización del Túnel
R1.9Pantalla de elección de averías e
incidencias
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2, R5
PICTOGRAMA
R1.1 Pantalla Principal o
“Padre” [PADR]
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DESCRIPCIÓN Esta pantalla será ―la base‖, estando presente
durante toda la ejecución del programa. Es la
interfaz de fondo con el menú accesible en
todo momento. Contendrá un desplegable con
las opciones ―Programa‖, ―Recorrido‖ y
―Ayuda‖.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS R1.1.1 El menú ―Programa‖
R1.1.2 El menú ―Recorrido‖
R1.1.3 El menú ―Ayuda‖
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R 2.2, R5, R4
PICTOGRAMA
R1.1.1 El menú “Programa”
[PROG]
DESCRIPCIÓN Menú desplegable de la barra de herramientas
de la ventana principal, se encuentran las
opciones de ―Comenzar‖ y ―Salir‖. Al
seleccionar ―Comenzar‖ saltara el menú de
elección del Tren y la línea. Si de lo contrario
pulsamos en ―Salir‖ se saldrá del programa.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
- 120 -
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ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R 2.2.1
PICTOGRAMA
R1.1.2 El menú “Recorrido”
[RECRR]
DESCRIPCIÓN Menú desplegable de la barra de herramientas
de la ventana principal, se encuentran las
opciones de ―Simular la interestación de
nuevo‖ y ―Simular la siguiente interestación‖.
Cada vez que se quiera simular la siguiente
interestación habrá que pulsar en la opción
―Simular la siguiente interestación‖. Ambas
opciones solo se activarán al estar habilitada la
interfaz Cabina.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6, R2.2.2, R2.7, R4
PICTOGRAMA
R1.1.3 El menú “Ayuda”
- 121 -
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[HLP]
DESCRIPCIÓN Menú desplegable de la barra de herramientas
de la ventana principal, se encuentran las
opciones de ―Ayuda sobre el simulador‖ y
―Acerca de‖. Son dos archivos en formato pdf
de carácter informativo del programa del
Simulador de trenes de alta velocidad.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R 2.2.3
PICTOGRAMA
R1.2 Pantalla “Elección del
tren y Línea” [ELECC]
DESCRIPCIÓN Pantalla con 2 listas en las que se muestran los
trenes y las líneas existentes en la base de
datos del programa. Además de las opciones
―Nuevo tren‖ y ―Nueva línea‖ existirán 2
botones en la parte inferior de la ventana:
―Aceptar‖ y ―Cancelar‖.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
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REQUISITOS
RELACIONADOS
R 2.3
PICTOGRAMA
R1.3 Pantalla “Configuración
de las características del
Tren” [CGTR]
DESCRIPCIÓN Pantalla en la que se muestra una lista de datos
para las características del tren, que serán la
característica de tracción, la de freno eléctrico
y la de freno neumático. Existen 2 botones
Aceptar y Cancelar en la parte inferior de la
pantalla.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R 2.4, R2.8.1, R2.8.2
PICTOGRAMA
R1.4 Pantalla “Configuración
de trayecto”. [TRY]
DESCRIPCIÓN Pantalla en la que se configura el trayecto a
recorrer por el tren. Existen inicialmente 2
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listas de datos en las que se introducen las
características del trayecto en varias
interestaciones. Existen 3 botones Siguiente,
Aceptar y Cancelar en la parte inferior de la
pantalla.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R 2.5, R1.7.1
PICTOGRAMA
R1.5 Pantalla “Carga” [CRG]
DESCRIPCIÓN Pantalla en la que se indica el valor de carga
del tren en la simulación en tanto por ciento
respecto a la tara. Si no se introduce ningún
valor se pondrá por defecto el valor de cero, es
decir, el tren va ―vacio‖ Se tendrá un botón
Aceptar y un cuadro de texto en el que se
introduce el valor de carga deseado. Tendrá un
botón ―Aceptar‖ para validar el dato
introducido. Antes te poder darle a Aceptar
deberemos poner en un recuadro a la distancia
que se encuentra el siguiente tren medido en
cantones para la simulación del ASFA
TIPO De interfaz
- 124 -
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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R 1.1.2, R2.2.2, R2.6
PICTOGRAMA
R1.6 Pantalla “Cabina”
[CAB]
DESCRIPCIÓN La Cabina contiene los pulsadores, indicadores
y elementos de la cabina a través de los cuales
se realizará la simulación del tren. Ventana
cuyo fondo es una imagen estática de la cabina
de conducción y que contiene las diferentes
partes estáticas y dinámicas de los elementos
de la conducción. Constara de la siguientes
partes
-El Panel de Puesta en Servicio
-La Maneta de Inversión de Marcha
-La Seta de Emergencia
-El Regulador de Mando
-El Selector de Vía
-Los Pulsadores de Puertas
-El Silbato
-El Velocímetro
-El Manómetro
-El Indicador de Consumo
- 125 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
-El Reloj
-Pulsadores adicionales
-La ventana Apertura de Puertas.
-El indicador Balance de potencia
-El Arenero
-El Pulsador de reconocimiento ASFA
-Freno de auxilio
-Manipulador de freno de servicio
-Valor de régimen
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS R1.6.1 El Panel de Puesta en
Servicio
R1.6.2 La Maneta de Inversión de Marcha
R1.6.3 La Seta de Emergencia
R1.6.4 El Regulador de Mando
R1.6.5 El Selector de Vía
R1.6.6 Los Pulsadores de Puertas
R1.6.7 El Silbato
R1.6.8 El Velocímetro
R1.6.9 El Manómetro
R1.6.10 El Indicador de Consumo
R1.6.11 El Reloj
R1.6.12 Pulsadores adicionales
R1.6.13 La ventana Apertura de Puertas.
R1.6.14El Indicador Balance de Potencia.
R1.6.15 El Arenero.
- 126 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R1.6.16 Pulsador Reconocimiento ASFA.
R1.6.17 Freno de Auxilio.
R1.6.18 Manipulador de freno de servicio.
R1.6.19 Valor de Régimen.
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R 2.7
PICTOGRAMA
R1.6.1 El Panel de Puesta en
Servicio [SERV]
DESCRIPCIÓN Panel situado en la parte superior de la interfaz
Cabina, consta de 2 filas de 7 botones cada
una. Rojos los de arriba y verdes los de abajo.
Los botones representarán la puesta en
funcionamiento de: Baterías, Compresor
auxiliar, Convertidores, Compresores
Principales, Aire Acondicionado, Megafonía y
Freno de Estacionamiento, sistemas esenciales
para la puesta en servicio del tren. Existirá un
botón redondo rojo que hará las veces de Seta
de Paro de Secuencia, es decir, todos los
botones se pondrán en rojo. Se tienen que ir
activando de uno en uno. El tren debe tener
estos botones activados para poder ponerse en
marcha.
- 127 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS R1.6.1.1 Interruptor con llave para habilitación
de la cabina.
R1.6.1.2 Mando del pantógrafo
R1.6.1.3 Mando del disyuntor principal.
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.1, R2.7.2
PICTOGRAMA
R1.6.1.1 Interruptor con llave
para habilitación de la
cabina.[INTLLA]
DESCRIPCIÓN El interruptor de llave, con las posiciones 0 y
1, sirve para habilitar la cabina de conducción /
puesta en servicio.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.1
PICTOGRAMA
- 128 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R1.6.1.2 Mando del
pantógrafo [PANTOGRAF]
DESCRIPCIÓN Pulsador basculante para elevar / bajar el
pantógrafo (levantar - 0 - bajar).
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.1,R2.7.1.6
PICTOGRAMA
R1.6.1.3 Mando del disyuntor
principal[DISYUNT]
DESCRIPCIÓN Pulsador basculante para cerrar / abrir el
disyuntor principal.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.1,R2.7.1.7
- 129 -
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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
PICTOGRAMA
R1.6.2 La maneta de Inversión
de Marcha [RANA]
DESCRIPCIÓN Representará la maneta encargada de
establecer el sentido del movimiento del tren.
Desconecta los circuitos que establecen o son
afectados por el sentido de marcha.
Se mostrará la maneta de inversión que tendrá
3 posiciones posibles. El inversor tiene las
posiciones posibles: adelante, 0, atrás, sirve
para la selección del sentido de la marcha. La
posición "0" sirve para el cambio entre marcha
hacia delante y marcha atrás; se utiliza estando
la cabeza tractora parada.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.2, R2.7.4.1
PICTOGRAMA
- 130 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R1.6.3 La Seta de Emergencia
[SETA]
DESCRIPCIÓN Dispositivo de parada de emergencia por
pulsador de seta o por tirón de cable utilizados
para asegurar que un operario pueda parar la
maquinaria en una situación de emergencia.
Representa el pulsador encargado de provocar
la activación del freno de emergencia en el tren
hasta la detención de este. Pulsando la seta de
emergencia se parará el tren con freno de
emergencia.
Una nueva actuación en la seta la devuelve a
su estado inicial
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.3
PICTOGRAMA
R1.6.4 El Regulador de
Mando [REG]
DESCRIPCIÓN Representación de una palanca constituida por
2 partes: la Palanca del Regulador y el
Dispositivo de hombre Muerto
TIPO De interfaz
- 131 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
SUBREQUISITOS R1.6.4.1 La Palanca del Regulador
R1.6.4.2 El Dispositivo de Hombre
Muerto
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.4
PICTOGRAMA
R1.6.4.1 La Palanca del
Regulador [PREG]
DESCRIPCIÓN Se representará la palanca por la que el
conductor introduce las órdenes de tracción o
freno. El Regulador de Mando tiene 11
posiciones posibles (5 de aceleración y 5 de
frenado, más la de marcha en deriva). Al
comienzo de la simulación la posición de
Regulador será la central. Junto al Regulador
existirá un cuadro de texto en el que se muestra
el valor de la barra del Regulador.
El regulador de esfuerzo de tracción / freno
eléctrico tiene las siguientes posiciones:
Tmáx.: Máx. esfuerzo de tracción; continuo
(sin escalones).
Tmín. (enclav.): Preparación de marcha;
- 132 -
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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
T=0 kN.
0 (enclav.): T=0 kN.
FEmín. (enclav.):Preparación de esfuerzo de
frenado; T=0 kN. continuo.
FEmáx.: Máx. esfuerzo de freno.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.8.1
PICTOGRAMA
R1.6.4.2 El dispositivo de
Hombre Muerto [HBM]
DESCRIPCIÓN Se representará el dispositivo situado en el
Regulador de Mando que aplica el freno de
emergencia cuando el conductor deja de
pulsarlo. Se deberá ir pulsando cada 25
segundos, si no es así, se aplicará freno de
emergencia.
- 133 -
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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.4.2
PICTOGRAMA
R1.6.5 El Selector de Vía
DESCRIPCIÓN Se representará un estado dinámico que
corresponderá al conmutador de selector de vía
con 3 posiciones: 0, 1 y 2. Será el encargado de
puertas de cada lado. Pulsando sobre él se
cambiará de posición pasando de la posición 0
a la 1, de la 1 a la 2 y de la 2 nuevamente a la
0.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.5
PICTOGRAMA
- 134 -
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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
R1.6.6 Los Pulsadores de
Puertas [PRT]
DESCRIPCIÓN Pulsadores encargados de la apertura y cierre
de puertas. Panel con 6 botones, 3 para cada
lado de la vía: Selección de vía, en rojo. Cerrar
puertas, en verde oscuro. Abrir puertas, en
verde claro. Los botones se accionarán
pulsando sobre ellos con el ratón.
Los pulsadores de puertas tendrán unos
enclavamientos eléctricos que no permitirán la
apertura de las puertas de un lado si no están
seleccionadas.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.6
PICTOGRAMA
R1.6.7 El Silbato [SBT]
DESCRIPCIÓN Interruptor para el accionamiento de la bocina.
Se emitirá un sonido de bocina cada vez que se
pulse
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
- 135 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.7
PICTOGRAMA
R1.6.8 El Velocímetro
[VELM]
DESCRIPCIÓN Representación gráfica del velocímetro se
realiza mediante diversos estados dinámicos de
dicho velocímetro para los distintos valores de
velocidad para la velocidad real del tren.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.6.9 El Manómetro [MAN]
DESCRIPCIÓN Representación gráfica del manómetro del tren
mostrando la presión en la zapatas de frenos, la
cual es variable, y la del calderín, que
- 136 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
consideraremos constante en todo momento e
igual a la de diseño. El movimiento en la
escala del manómetro se realizará mediante
diversos estados dinámicos para los distintos
valores de presión de las zapatas.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.6.10 El Indicador de
Consumo [CONS]
DESCRIPCIÓN Etiqueta que se situará en la esquina superior
izquierda de la Cabina en la que se muestra el
consumo acumulado del tren en kWh durante
la simulación. Se mostrará la energía
consumida por los subsistemas motores,
neumáticos y de circuitos auxiliares del tren
durante el trayecto.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
- 137 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.6.11 El Reloj [RELOJ]
DESCRIPCIÓN Etiqueta que se situará en la esquina superior
derecha de la Cabina que mostrará el tiempo
de simulación (tiempo desde que el simulador
empezó su funcionamiento).
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.7
PICTOGRAMA
R1.6.12 Pulsadores
Adicionales [PULS]
DESCRIPCIÓN Para mejorar la veracidad del simulador la
Cabina mostrará los botones de otros
pulsadores que no estarán operativos en este
proyecto: Conmutador de régimen de
funcionamiento de aire acondicionado,
- 138 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
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INGENIERO INDUSTRIAL
regulador de caudal de aire, regulador de
temperatura de cabina, alumbrado del tren,
calefacción del piso, calienta cristales,
limpiaparabrisas.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.6.13 La ventana “Apertura
de Puertas” [PUERV]
DESCRIPCIÓN Se tendrá una ventana en la cual aparecerá la
visualización de lo que vería el conductor de la
entrada y salida de los viajeros en las
diferentes estaciones.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
- 139 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.7.8
PICTOGRAMA
R1.6.14 El Indicador “Balance
de Potencia” [IBPOT]
DESCRIPCIÓN Etiqueta que se situará en la esquina superior
izquierda de la Cabina, justo debajo de la de
consumo de energía, en la que se muestra el
balance de potencia instantáneo del tren. Se
mostrará el balance entre la energía consumida
a la red y la generada por los motores durante
el frenado.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.6.15 El “Arenero” [AREN]
DESCRIPCIÓN Interruptor para la distribución manual de
- 140 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
arena ("arenado"). Mientras que el pulsador se
mantenga accionado, se distribuirá arena
delante del primer eje en el sentido de la
marcha. Esto ayudara a la adherencia del tren
con la via.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.6.16 El “Pulsador de
reconocimiento ASFA”
[RECASFA]
DESCRIPCIÓN Pulsador para el reconocimiento de las señales
ASFA. Cuando se pase una baliza informativa
se deberá reconocer mediante este botón
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
- 141 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
R1.6.17 Freno de Auxilio.
[FRAUX]
DESCRIPCIÓN Palanca de freno de auxilio sirve para el
accionamiento del freno de auxilio en caso de
fallo del mando electrónico del freno de
servicio.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.6.18 Manipulador de
Freno de Auxilio
[MFRAUX]
DESCRIPCIÓN Manipulador con cuatro posiciones. Según
cada una afectará de una forma al freno:
1.- M: Marcha.
2.-Azul: Solo Freno Eléctrico (ED) en
condiciones normales.
3.-Rojo: Freno ED máximo + complemento
de freno neumático.
4.-FM: Frenada máxima de servicio.
- 142 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.6.19 Valor de Régimen
[VREG]
DESCRIPCIÓN Regulador para el ajuste de la velocidad
prefijada. Limita la Velocidad máxima.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.6.20 Señales ASFA
[SEÑASFA]
DESCRIPCIÓN Según a la distancia medida en cantones que
esté el siguiente tren se le irá informando al
maquinista mediante señales luminosas lo que
- 143 -
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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
debe ir haciendo
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO ASFA
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.16
PICTOGRAMA
R1.6.21 Indicador ASFA
[INASFA]
DESCRIPCIÓN Según a la distancia medida en cantones que
esté el siguiente tren se le irá informando al
maquinista la velocidad máxima a la que puede
ir.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO ASFA
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.16
PICTOGRAMA
R1.7 Ventanas Auxiliares
[VAUX]
- 144 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
DESCRIPCION Ventanas que nos muestran diferentes
variables importantes en la simulación como:
la velocidad del tren, la intensidad del sistema
y la información de estado.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS R1.7.1 La ventana Velocidades
R1.7.2 La ventana Intensidad
R1.7.3 La ventana Información de Estado
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.7.1 La ventana
“Velocidades” [VEL]
DESCRIPCION Ventana con ejes coordenados. El eje X tendrá
los puntos kilométricos de la interestación
simulada en metros. El eje Y será el eje de
velocidades en km/h.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS R1.4, R2.5, R2.8.1
- 145 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.7.2 La ventana
“Intensidad” [INT]
DESCRIPCION Ventana con unos ejes coordenados. El eje X
tendrá los puntos kilométricos de la
interestación simulada en metros. El eje Y será
el eje de intensidad en Amperios, que será
positiva si el tren consume energía de la
catenaria, y negativa si genera. Desde la
apertura de la ventana se mostrará una gráfica
de color rojo que representará la intensidad
máxima admisible, que como se considerará
que el diseño de los subsistemas del tren está
bien hecho nunca se rebasará, para los
diferentes elementos eléctricos para la
interestación simulada.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.8.2
PICTOGRAMA
- 146 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
R1.7.3 La ventana
“Información de estado” [IE]
DESCRIPCION Ventana con un cuadro de texto de solo lectura
donde se mostrará información acerca de las
acciones del usuario sobre la Cabina o los
posibles errores cometidos.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.8 Visualización del
trayecto [VTUN]
DESCRIPCION Se tendrá una ventana en la cual aparecerá la
visualización de lo que vería el conductor del
tren sobre el recorrido a través de la luna de la
cabina del tren.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS R1.8.1 Visualización estática del
recorrido.
R1.8.2 Visualización dinámica del
- 147 -
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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
recorrido.
R1.8.3 Visualización de las
estaciones.
R1.8.4 Visualización de los
diferentes elementos de
señalización.
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.8.1 Visualización Estática
del Recorrido [VESR]
DESCRIPCION Visualización del vídeo pantalla parado cuando
la velocidad de tren es nula.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
- 148 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R1.8.2 Visualización Dinámica
del Recorrido [VDIR]
DESCRIPCION Visualización del vídeo por la pantalla en
movimiento cuando la velocidad no es nula.
Deberá el video ir a una velocidad acorde a la
tracción que le estemos dando al tren
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.8.3 Visualización de las
estaciones [VEST]
DESCRIPCION Visualización del vídeo por la pantalla de las
diferentes estaciones con sus elementos más
representativos. La parada en la estación del
tren se realizará únicamente al final de la
estación.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
- 149 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.8.4 Visualización de los
diferentes elementos de
señalización [VESE]
DESCRIPCION Visualización superpuesto al vídeo pantalla de
los elementos de señalización más
representativos (señales luminosas, señales
informativas,...).
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS R1.8.4.1 Señalización informativa.
R1.8.4.2 Señalización luminosa.
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.8.4.1 Señalización
Informativa [SINF]
DESCRIPCION Visualización superpuesta al vídeo por la
pantalla de las señales informativas (señales de
- 150 -
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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
velocidad máxima, obras,…) que irán
asociadas a una posición del trayecto Estas
señales aparecerán por pantallas superpuestas
al vídeo
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS R1.8.4.1 Señalización informativa.
R1.8.4.2 Señalización luminosa.
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.8.4.2 Señalización
Luminosa[SLUM]
DESCRIPCION Visualización por la pantalla de los
dinamismos asignados a las señales luminosas
(elementos cambiables tanto de señales
informativas como de señalización
luminosa,… como por ej. Las luces de estos).
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
- 151 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R1.9 Pantalla de elección de
incidencias/ averías[AVERIA]
DESCRIPCION Pantalla en la que podremos elegir entre una
serie de averías e incidencias para que varíe el
trayecto del tren.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS R1.10.1 Funcionamiento de Fallo del freno de
servicio
R1.10.2 Funcionamiento de Bloqueo de rueda
R1.10.3 Funcionamiento del Fallo del motor de
tracción.
R1.10.4Funcionamiento de Eje indebidamente
frenado
R1.10.5 Funcionamiento de Alarma de
pasajeros
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
- 152 -
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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
R1.9.1 Fallo del freno de
servicio [FALLFRNOSE]
DESCRIPCION No funcionará debidamente el freno de
servicio con lo cual habrá que aplica el freno
de emergencia.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.10
PICTOGRAMA
R1.9.2 Bloqueo de
rueda[BLOQRUE]
DESCRIPCION Una rueda de un boogie estará frenada o con
cierta presión.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.10
PICTOGRAMA
- 153 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
R1.9.3 Fallo del motor de
tracción. [FALLMOT]
DESCRIPCION No funciona la tracción del tren correctamente
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.10
PICTOGRAMA
R1.9.4 Eje indebidamente
frenado [EJEMALFRE]
DESCRIPCION Se entiende como eje indebidamente frenado la
existencia de presión en los cilindros sin orden
de freno.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.10
- 154 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
PICTOGRAMA
R1.9.5 Alarma de pasajeros
[ALARPASAJ]
DESCRIPCION Alarma que dan los pasajeros que van en los
coches por cualquier motivo.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.10
PICTOGRAMA
R2 Puesta en marcha del
Simulador [PMAR]
DESCRIPCION El simulador se ejecutará como una aplicación
Windows cualquiera desde cualquiera de los
accesos directos que existen en el escritorio del
usuario y en el menú de programas.
TIPO Funcional
- 155 -
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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
SUBREQUISITOS R2.1 La pantalla de bienvenida.
R2.2 Funcionalidad de la ventana
principal.
R2.3 Funcionalidad de la interfaz de Elección
del tren y línea.
R2.4 Funcionalidad de la interfaz de
Configuración de las Características del tren.
R2.5 Funcionalidad de la interfaz
Configuración de trayecto
R2.6 Funcionalidad de la interfaz Carga
R2.7 Funcionalidad de la interfaz Cabina
R2.8 Funcionalidad de la interfaz de Averías e
incidencias
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1, R5
PICTOGRAMA
R2.1 La Pantalla de
bienvenida [SPLASH]
DESCRIPCION El inicio del programa por parte del usuario
abrirá la pantalla principal y sobre esta una
ventana de bienvenida con datos del simulador
que desaparecerá transcurridos 3 segundos.
TIPO Funcional
- 156 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R2.2 Funcionalidad de la
ventana principal [FPAD]
DESCRIPCION Consistirá en las diferentes órdenes que se
podrán introducir con las opciones de los
distintos menús.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS R2.2.1 Funcionamiento del menú ―Programa‖
R2.2.2 Funcionamiento del menú ―Recorrido‖
R2.2.3 Funcionamiento del menú ―Ayuda‖
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.1
PICTOGRAMA
- 157 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
R2.2.1 Funcionamiento del
menú “Programa” [FPROG]
DESCRIPCION Se tendrán 2 opciones: comenzar y Salir. La
opción ―Comenzar‖ provocará el cierre de las
ventanas activas, excepto la principal, y se
situará en el comienzo de la ejecución del
programa, que es cuando nos empezaran a salir
las ventanas de elección del Tren y Línea y
demás.
La opción ―Salir‖ provocará el cierre de las
ventanas activas y el fin de la ejecución del
programa sin guardar nada.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.1.1
PICTOGRAMA
R2.2.2 Funcionamiento del
menú “Recorrido” [FRECRR]
DESCRIPCION Las opciones de este menú únicamente estarán
habilitadas desde la interfaz Cabina. Se
tendrán 2 opciones: ―Simular la interestación
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INGENIERO INDUSTRIAL
de nuevo‖ o ―Simular la siguiente
interestación‖. Tras la finalización de una
interestación, y con el tren parado, se puede
pulsar la opción ―Simular la interestación de
nuevo‖, esto provocará el cierre de la interfaz
Cabina, con sus respectivas ventanas, y el
muestreo de la pantalla Carga donde se tendrá
que introducir un nuevo valor para volver a
realizar la simulación del recorrido de la
interestación ya que este valor irá cambiando
en cada interestación debido a las personas que
suben y bajan en cada estación, se pedirá al
comienzo de una nueva interestación. Tras la
finalización de la simulación de una
interestación, y con el tren también parado, se
puede pulsar la opción ―Simular la siguiente
interestación‖, esto provocará de nuevo el
cierre de la interfaz Cabina con sus 3 ventanas
y la posterior muestra la de Carga donde el
usuario debe introducir un nuevo valor para
simular el recorrido de la siguiente
interestación de la línea escogida en la pantalla
Elección de Tren y Línea.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.2, R1.6, R2.3, R2.7
- 159 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
PICTOGRAMA
R2.2.3 Funcionamiento del
menú “Ayuda” [FHLP]
DESCRIPCION La opción ―Ayuda‖ se mostrará a través de un
archivo en formato pdf con el manual de
usuario de la aplicación. La opción ―Acerca
de‖ mostrará una ventana con los datos más
relevantes del simulador, esta ventana se puede
cerrar pulsando su botón ―Aceptar‖.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.1.3
PICTOGRAMA
R2.3 Funcionalidad de la
interfaz de “Elección del tren
y línea”
[FELECC]
DESCRIPCION Se utilizará esta interfaz para escoger un
- 160 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
modelo de tren y de línea de la base de datos.
Si se desea simular un nuevo modelo de tren o
línea se debe escribir su nombre en las casillas
que se habiliten para ello. El programa
comprobará que los nombres introducidos son
válidos y no están repetidos. En esa misma
ventana saldrán las características principales
de cada tren como:
-Tara en toneladas.
-Carga máxima en % respecto a la tara.
-Peso de las inercias en % respecto a la tara.
-Longitud en metros.
-Tiempos de respuesta en ms. De los motores
ante un cambio en la orden de marcha de
tracción, de freno, paso de tracción a deriva,
paso de deriva a freno, de tracción a deriva y
de deriva a freno.
-Coeficientes ―a‖, ―b‖ y ―c‖ de la ecuación de
resistencia al avance que estará definida
dentro del código del simulador.
Se tendrá un botón ―Aceptar‖, que estará
deshabilitado hasta que se hayan escogido un
tren y una línea válidos para simular (no se
tendrá ningún tren por defecto). Al pulsarse se
pasará a la siguiente interfaz. Se tendrá un
botón ―Cancelar‖, que cierra la ventana sin
guardar los cambios.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
- 161 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.2, R5
PICTOGRAMA
R2.4 Funcionalidad de la
interfaz de “Configuración de
las características del tren”
[FCGTR]
DESCRIPCION Se mostrará la lista de datos ya rellena con los
valores de una serie de tren que ya esté en la
base de datos, pudiendo el usuario modificar
aquellos valores que desee, o en blanco si la
serie no existe en la base de datos. Se tendrá un
botón ―Aceptar‖, que estará deshabilitado hasta
que se hayan escogido unos valores válidos
para simular. Al pulsarse se pasará a la
siguiente interfaz.
Se tendrá un botón ―Cancelar‖, que cierra la
ventana sin guardar los cambios.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS R2.4.1 Introducción de las características del
tren.
R2.4.2 Introducción de la característica de
tracción y freno eléctrico.
R2.4.3 Introducción de la característica de
- 162 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
freno neumático
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.3, R5
PICTOGRAMA
R2.4.1 Introducción de las
características del tren
[TREN]
DESCRIPCION Se tendrá una lista de 8 columnas y 1 fila en las
que se introducirán las diferentes
características del tren:
-Tara en toneladas.
-Carga máxima en % respecto a la
tara.
-Peso de las inercias en % respecto a
la tara.
-Longitud en metros.
-Tiempos de respuesta en milisegundos. De los
motores ante un cambio en la orden de marcha
de tracción, de freno, paso de tracción a deriva,
paso de deriva a freno, de tracción a deriva y
de deriva a freno.
-Coeficientes ―a‖, ―b‖ y ―c‖ de la ecuación de
resistencia al avance que estará definida
- 163 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
dentro del código del simulador.
Si la serie de tren está dentro de la base de
datos, estas características estarán ya
rellenados.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.6
PICTOGRAMA
R2.4.2 Introducción de la
característica de tracción y
freno eléctrico
[TRACC]
DESCRIPCION Se introducirá una lista para el manejo de
tracción y freno eléctrico que constarán de 20
celdas dispuestas en 3 columnas. En la 1ª
columna se introducirán las coordenadas de
velocidad en km/h, en la 2ª los valores de
fuerza en llantas en kN y en la 3ª los valores de
intensidad en A. El freno eléctrico tendrá como
función principal la del freno de servicio del
tren, pudiendo devolverse gran cantidad de
energía a la red (esta energía instantánea se
podrá ver gracias al indicador Balance de
- 164 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
Potencia).
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R2.8.1, R2.8.2
PICTOGRAMA
R2.4.3 Introducción de la
característica de freno
neumático [NEUM]
DESCRIPCION Se introducirá una lista para el manejo del
freno neumático que constará de 2 columnas y
5 filas que corresponderán a:
-Presión en bar en frenado de emergencia.
-Presión en bar con freno de retención
aplicado.
-Presión en bar con freno totalmente aflojado.
-Presión en bar con escalones de freno
moderable: se introducirán los valores
máximos y mínimos de presión.
El freno neumático tendrá con misión principal
la de freno de emergencia del tren, pudiendo
realizar las funciones de freno de servicio si
ocurre un fallo en el freno eléctrico después de
- 165 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
un tiempo de retardo determinado.
TIPO De interfaz
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.9
PICTOGRAMA
R2.5 Funcionalidad de la
interfaz de “Configuración de
trayecto” [FTRY]
DESCRIPCION Se introducirá una lista para la introducción de
los diferentes datos del trayecto que estará
formada por 4 columnas:
-Punto kilométrico en metros.
-Pendiente de la vía en %.
-Radio de curvatura en metros.
-Velocidad máxima permitida en km/h.
Después de introducir estos datos se tendrán 3
opciones: siguiente, aceptar y cancelar. Si se
pulsa el botón ―Siguiente‖ el programa
almacenará lo datos introducidos en las 2 listas
y mostrará otras 2 correspondientes a las 2
siguientes interestaciones. Si se pulsa el botón
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INGENIERO INDUSTRIAL
―Aceptar‖ se terminará la introducción de
interestaciones y se pasa a la pantalla Carga. Si
se pulsa el botón ―Cancelar‖ la ventana se
cerrará sin guardar los últimos cambios y el
programa queda a la espera de una nueva
orden.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.4, R1.5, R2.6, R5, R1.7.1
PICTOGRAMA
R2.6 Funcionalidad de la
Interfaz “Carga”[FCRG]
DESCRIPCION Se mostrará un cuadro de texto de la interfaz
en el que se introducirá el valor de carga en %
respecto a la carga máxima que se desea que
lleve el tren. También se deberá introducir la
distancia medida en cantones a la que se
encuentra el siguiente tren. Se tendrá un botón
―Aceptar‖ que no estará habilitado hasta que el
dato introducido en el cuadro de texto sea
correcto. Al pulsarse el botón ―Aceptar‖ se
pasará a la interfaz Cabina (si no se pone
ningún valor se considerará que el tren va
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INGENIERO INDUSTRIAL
vacio).
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.3, R1.5, R1.6, R2.4.1, R2.7, R5
PICTOGRAMA
R2.7 Funcionalidad de la
“Interfaz de Cabina” [FCAB]
DESCRIPCION Interfaz principal a través de la cual
se simulará la conducción del tren.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS R2.7.1 Funcionamiento del Panel de Puesta en
Servicio.
R2.7.2 Funcionamiento de la Maneta de
Inversión de Marcha.
R2.7.3 Funcionamiento de la Seta de
Emergencia.
R2.7.4 Funcionamiento del Regulador de
Mando.
R2.7.5 Funcionamiento del Selector de Vía.
R2.7.6 Funcionamiento de los Pulsadores de
Puertas.
- 168 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R2.7.7 Funcionamiento del Silbato.
R2.7.8 Funcionamiento de la ventana Apertura
de puertas.
R2.7.9 Funcionamiento del Selector del ASFA.
R2.7.10 Funcionamiento de El Arenero.
R2.7.11 Funcionamiento del Pulsador
Reconocimiento ASFA.
R2.7.12 Funcionamiento del Freno de Auxilio.
R2.7.13 Funcionamiento del Manipulador de
freno de servicio.
R2.7.14 Funcionamiento del Valor de
Régimen.
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6, R5
PICTOGRAMA
R2.7.1 Funcionamiento del
Panel de Puesta en Servicio
[FSERV]
DESCRIPCION Será el encargado de la conexión y
desconexión de los equipos del tren.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS R2.7.1.1 Conexión de los equipos.
- 169 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R2.7.1.2 Desconexión de los equipos.
R2.7.1.3 La Seta de Paro de Secuencia.
R2.7.1.4 Funcionamiento Interruptor con llave
para habilitación de la cabina
R2.7.1.5 Funcionamiento Mando del
Pantógrafo
R2.7.1.6 Funcionamiento del Disyuntor
Principal
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.1, R5
PICTOGRAMA
R2.7.1.1 Conexión de los
Equipos [CON]
DESCRIPCION Para conectar el tren se deberá actuar
secuencialmente sobre los botones rojos de uno
en uno y de izquierda a derecha sin saltarse
ninguno correspondiente al funcionamiento de:
-Baterías
-Compresor Auxiliar
-Convertidores
-Compresores principales
-Alumbrado
-Aire acondicionado
- 170 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
-Megafonía
-Freno de estacionamiento
Cada vez que pulsemos se pondrá en verde el
botón que indicará que está conectado. Si la
secuencia de conexión es correcta se habilitará
la Maneta de Inversión de Marcha. Si la
secuencia es incorrecta se apagarán
automáticamente de nuevo los botones para
comenzar de nuevo con la puesta en marcha.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.2, R1.6.14, R2.7.2
PICTOGRAMA
R2.7.1.2 Desconexión de los
Equipos [DES]
DESCRIPCION Para la desconexión de los equipos del tren
será imprescindible que este se encuentre
parado. Se deberá actuar sobre los botones
verdes de uno en uno y de derecha a izquierda
sin saltarse ninguno. La actuación sobre los
botones provocará el consecuente efecto de
iluminación. Si la secuencia es correcta se
―apagarán‖ tanto los botones de conexión
- 171 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
(rojos) y los de desconexión (verdes) de dicho
botón. Si la secuencia de desconexión es
incorrecta se ―apagarán‖ de nuevo los botones
verdes correspondientes a la secuencia de
desconexión para comenzar de nuevo con la
secuencia.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.14
PICTOGRAMA
R2.7.1.3 La Seta de Paro de
Secuencia [PARO]
DESCRIPCION Se tendrá una Seta de Paro de Secuencia
encargada de interrumpir la secuencia una vez
comenzada la conexión de los equipos. Al
pulsarla los botones de secuencia en curso se
apagarán, pudiéndose comenzar de nuevo con
la secuencia.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
- 172 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.1, R1.6.14
PICTOGRAMA
R2.7.1.4 Funcionamiento
Interruptor con llave para
habilitación de la cabina
[LLAVE]
DESCRIPCION Tendremos que conectar esta llave que tendrá
forma de botón en el simulador para poder
habilitar la cabina y así empezar a mover el
tren. Si no está conectada el tren no podrá
ponerse en marcha.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.1, R1.6.1.1
PICTOGRAMA
- 173 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R2.7.1.5 Funcionamiento
Mando del Pantógrafo
[PANT]
DESCRIPCION Es el aparato encargado de captar la corriente
de línea. Tendrá que conectarse para que el
tren funcione y reciba corriente, sino no se
podrá poner en marcha. Será un botón que
cambie de color de rojo a verde.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.1, R1.6.1.2
PICTOGRAMA
R2.7.1.6 Funcionamiento del
Disyuntor Principal
[DISYUN]
DESCRIPCION Es un aparato capaz de interrumpir o abrir un
circuito eléctrico cuando la intensidad de la
corriente que por él circula excede de un
determinado valor o, en el que se ha producido
un cortocircuito, con el objetivo de no causar
- 174 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
daños a los equipos eléctricos. Es un botón que
habrá que activar para poder poner en
funcionamiento el tren. Al pulsarlo cambiará
de rojo a verde.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.1, R1.6.1.3
PICTOGRAMA
R2.7.2 Funcionamiento de la
Maneta de Inversión de
Marcha [FRANA]
DESCRIPCION Su funcionamiento consistirá en el
desplazamiento de una maneta, al desplazar su
posición hacia delante o atrás se habilitará el
Regulador de Mando. Si se desplaza hacia
delante se simulará el movimiento de avance
del tren, y hacia atrás el de retroceso,
enclavando los diferentes subsistemas
- 175 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
necesarios para llevar la marcha del tren hacia
delante o atrás. El Inversor tiene las posiciones
posibles: adelante, 0, atrás, sirve para la
selección del sentido de la marcha.
La posición "0" sirve para el cambio entre
marcha hacia delante y marcha atrás; se utiliza
estando la cabeza tractora parada.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.4, R1.6.14, R2.7.4.1
PICTOGRAMA
R2.7.3 Funcionamiento de la
Seta de Emergencia [FSETA]
DESCRIPCION Seta para provocar una frenada de urgencia,
que será aplicar el freno de emergencia y dejar
de dar tracción. El disyuntor principal se abre
por hardware y por software, el freno
conjugado se inhabilita y el pantógrafo baja.
Para reponerla habrá que pulsar otra vez en ella
TIPO Funcional
- 176 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.3, R1.6.14, R4
PICTOGRAMA
R2.7.4 Funcionamiento del
Regulador de Mando [FREG]
DESCRIPCION Se regulará el funcionamiento de los
dinamismos asignados a la Palanca del
Regulador y del Dispositivo de Hombre
Muerto.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS R2.7.4.1 Funcionamiento de la palanca del
Regulador.
R2.7.4.2 Funcionamiento del dispositivo de
Hombre Muerto.
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.4
PICTOGRAMA
- 177 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R2.7.4.1 Funcionamiento de la
Palanca del Regulador
[FPREG]
DESCRIPCION El desplazamiento de maneta desde su posición
central hacia delante dará la orden de tracción
al tren, y hacia atrás la orden de frenado. La
posición inferior del Regulador corresponderá
a la aplicación del freno de emergencia del
tren. La velocidad final que adquiera el tren
dependerá de la posición de la maneta ya que
cada posición corresponde a una determinada
curva de tracción del motor eléctrico. Para las
posiciones máximas se seguirán las curvas de
tracción, freno e intensidad introducidas en la
pantalla de Configuración del Tren, para
aceleraciones menores se aplicará una relación
de proporcionalidad directa respecto a las
curvas máximas. Ante los cambios de posición
en la palanca el tren actuará con unos
determinados Tiempos de Retardo
anteriormente introducidos en la ventana
Configuración de las Características del tren.
El regulador de esfuerzo de tracción / freno
eléctrico tiene las siguientes posiciones:
Tmáx.: Máx. esfuerzo de tracción;
continuo (sin escalones).
Tmín. (enclav.): Preparación de marcha;
T=0 kN.
0 (enclav.): T=0 kN.
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INGENIERO INDUSTRIAL
FEmín. (enclav.): Preparación de esfuerzo de
Frenado continuo; T=0 kN.
FEmáx.: Máx. esfuerzo de freno.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.3,R1.6.4.1, R1.6.1.14, R2.4.2,
R2.7.8
PICTOGRAMA
R2.7.4.2 Funcionamiento del
Dispositivo de Hombre
Muerto [FHBM]
DESCRIPCION El funcionamiento de este dispositivo
consistirá en mantener pulsado dicho botón
cada 25 segundos durante la simulación,
aplicándose en caso contrario freno de
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INGENIERO INDUSTRIAL
emergencia del tren.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.4.2, R1.6.14, R5
PICTOGRAMA
R2.7.5 Funcionamiento del
Selector de Vía [FVIA]
DESCRIPCION Su funcionamiento consistirá en que para
poder abrir las puertas será necesario
seleccionar el lado de apertura actuando sobre
el selector de Vía. Si el Selector se sitúa en la
posición 1, se iluminará el botón ―Select Izq.‖
de los Pulsadores de Puertas. Sin embargo si el
Selector se sitúa en la posición 2 se iluminará
el botón ―Select Dcha.‖ de los Pulsadores de
Puertas. Con el Selector en posición 0 será
imposible la apertura de las puertas (para
facilidad del proyecto se considerará que no se
pueden abrir a la vez las puertas de los 2
lados).
TIPO Funcional
- 180 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.5, R1.6.6, R1.6.14, R2.7.6
PICTOGRAMA
R2.7.6 Funcionamiento de los
Pulsadores de Puertas [FPRT]
DESCRIPCION Se podrá actuar sobre los Pulsadores de Puertas
solo en el caso de que el tren esté parado y el
regulador de marcha en posición 0. Se deberá
pulsar sobre el botón ―Select Izq.‖ o ―Select
Dcha.‖ Que está iluminado en función de la
posición de Selector de Vía. Esto provocará la
iluminación del botón ―Abrir‖ correspondiente.
Al pulsar el botón ―Abrir‖ iluminado se
indicará la apertura de puertas en la ventana
Información de Estado y se reproducirá el
sonido de apertura. Al pulsar el botón ―Cerrar‖
iluminado se indicará el cierre de puertas en la
ventana Información de Estado y reproducirá el
sonido de cierre de puertas.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
- 181 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
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INGENIERO INDUSTRIAL
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.2, R1.6.14, R2.7.8
PICTOGRAMA
R2.7.7 Funcionamiento del
Silbato [FSBT]
DESCRIPCION Se reproducirá el sonido del claxon del tren al
pulsar sobre dicho botón, se podrá pulsar
siempre que se esté dentro de la pantalla
cabina. Interruptor basculante para el
accionamiento de la bocina (hacia delante:
tono agudo; hacia atrás: tono más grave).
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.7
PICTOGRAMA
- 182 -
UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL
R2.7.8 Funcionalidad de la
ventana “Apertura de
puertas” [FAPER]
DESCRIPCION Se abrirá esta ventana al pulsar sobre alguno de
los botones de ―Abrir‖ de los Pulsadores de
Puertas siempre que estos estén enclavados
gracias a los selectores de puertas. Se cerrará
esta ventana al pulsar sobre el botón ―Cerrar‖
correspondiente.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.13, R2.7.6
PICTOGRAMA
R2.7.9 Funcionamiento del
Selector de ASFA [FASFASE]
DESCRIPCION Su funcionamiento consistirá en poder elegir
que el trayecto sea revisado por el sistema de
seguridad ASFA o no. En caso de que se elija
el ASFA se le irá informando al simulador las
diferentes señales que hay en el recorrido para
- 183 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
que según lo que informen actúe el
maquinista de una manera u otra.
Si no se escoge el ASFA se podrá circular
libremente por el recorrido.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.14
PICTOGRAMA
R2.7.10 Funcionamiento de El
“Arenero” [FAREN]
DESCRIPCIÓN Interruptor para la distribución manual de
arena ("arenado"). Mientras que el pulsador se
mantenga accionado, se distribuirá arena
delante del primer eje en el sentido de la
marcha. Al apretar el interruptor se mejorará la
adherencia aumentando el esfuerzo de
rozamiento en los raíles.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
- 184 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.15
PICTOGRAMA
R2.7.11 Funcionamiento de El
“Pulsador de reconocimiento
ASFA” [FRECASFA]
DESCRIPCIÓN Pulsador redondo blanco para el
reconocimiento de las señales ASFA. Habrá
que pulsar este botón cuando nos avise el
sistema ASFA de cualquier señal para que se
sepa que lo hemos visto y se reaccionará
debidamente después según la señal que sea.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.16
PICTOGRAMA
R2.7.12Funcionamiento Freno
de Auxilio.
[FFRAUX]
DESCRIPCIÓN Palanca de freno de auxilio sirve para el
- 185 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
accionamiento del freno de auxilio en caso de
fallo del mando electrónico del freno de
servicio. El accionamiento del pulsador
durante la marcha causa un frenado de
emergencia.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.17
PICTOGRAMA
R2.7.13 Manipulador de
Freno de Auxilio
[MFRAUX]
DESCRIPCIÓN Manipulador con cuatro posiciones. Según
cada una afectará de una forma al freno:
1.- M: Marcha.
2.-Azul: Solo Freno Eléctrico (ED) en
condiciones normales.
3.-Rojo: Freno ED máximo + complemento
de freno neumático.
4.-FM: Frenada máxima de servicio.
TIPO Funcional
- 186 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.18
PICTOGRAMA
R2.7.14 Funcionamiento Valor
de Régimen
[VREG]
DESCRIPCIÓN Regulador para el ajuste de la velocidad
prefijada. Limita la Velocidad máxima. Según
se estipule la velocidad máxima el treno no
podrá superar esa velocidad aunque se le de
tracción.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTO RELACIONADO
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.6.19
PICTOGRAMA
- 187 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R2.8 Funcionalidad de las
ventanas Auxiliares[FAUX]
DESCRIPCION Se mostrará el funcionamiento de las ventanas
auxiliares: Velocidad del tren e Intensidad de
entrada al tren.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS R2.8.1 Funcionamiento de la ventana
Velocidades.
R2.8.2 Funcionamiento de la ventana
Intensidad.
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R2.8.1 Funcionamiento de la
ventana “Velocidades”
[FVEL]
DESCRIPCION Durante la simulación, se dibuja superpuesta a
la gráfica de Velocidad Máxima, otra que
representa el movimiento del tren en color azul
según la velocidad introducida por el usuario a
través del Regulador de Mando.
Si la gráfica de velocidad supera a la de
velocidad máxima, se aplica el freno de
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INGENIERO INDUSTRIAL
emergencia y se indica en la ventana de
Información de Estado.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
ASFA
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.3, R1.6.4.1, R1.7.1, R2.4.2, R4, R6
PICTOGRAMA
R2.8.2 Funcionamiento de la
ventana “Intensidad” [FINT]
DESCRIPCION Se dibujará durante la simulación una gráfica
que represente la intensidad consumida (eje
positivo de las Y) o generada (eje negativo de
las Y) por el conjunto de subsistemas del tren
durante el trayecto.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.3, R1.7.2, R2.4.2
PICTOGRAMA
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INGENIERO INDUSTRIAL
R2.9 Funcionalidad de la
interfaz “averías e
incidencias”
DESCRIPCION Aquí se podrán elegir una serie de averías e
incidencias que surjan en el trayecto para
variar la simulación.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS R2.9.1 Funcionamiento de Fallo del Freno de
Servicio
R2.9.2 Funcionamiento de Bloqueo de Rueda
R2.9.3 Funcionamiento del Fallo del motor de
tracción.
R2.9.4 Funcionamiento de Eje indebidamente
frenado
R2.9.5 Funcionamiento de Alarma de pasajeros
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.10
PICTOGRAMA
R2.9.1 Funcionamiento de
Fallo de freno de servicio
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INGENIERO INDUSTRIAL
DESCRIPCION Esta avería aparece debido a que se produce un
fallo que evita el correcto frenado. El equipo
de freno provocará la apertura del lazo de
emergencia en la cabeza tractora habilitada.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.10
PICTOGRAMA
R2.9.2 Funcionamiento de
Bloqueo de rueda
DESCRIPCION Si la electrónica de freno detecta el bloqueo de
una rueda o de un eje se abrirá el lazo hasta
que la velocidad sea menor de 3 km/h. Esta
emergencia se diagnostica 10 s después de
detectarse el bloqueo de una rueda, o bien una
diferencia de velocidad anormalmente alta
entre las velocidades medidas en las dos ruedas
de un mismo eje, siendo la velocidad mayor
que 50 km/h. Una vez detectada, produce la
apertura del lazo de seguridad de emergencias,
produciendo un frenado conjugado máximo..
TIPO Funcional
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INGENIERO INDUSTRIAL
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.10
PICTOGRAMA
R2.9.3 Funcionamiento del
Fallo del motor de tracción
DESCRIPCION Cuando se aplica este fallo la maneta de
tracción no funcionara correctamente porque
aunque aceleremos el tren no aportará tracción
y irá en deriva hasta que se aplique el freno de
emergencia.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.10
PICTOGRAMA
R2.9.4Funcionamiento de Eje
- 192 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
indebidamente frenado
DESCRIPCION Esta emergencia se diagnostica en caso de que,
debiendo estar aflojado el freno, se esté
aplicando freno en algún eje. Se abre el lazo
de seguridad de emergencias, produciendo un
frenado conjugado máximo.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.10
PICTOGRAMA
R2.9.5Funcionamiento de
Alarma de pasajeros
DESCRIPCION Esta emergencia se diagnostica en caso de que
se accione un aparato de alarma. Una vez
detectada, produce la apertura del lazo de
seguridad de emergencias, produciendo un
frenado conjugado máximo.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
- 193 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.10
PICTOGRAMA
R3 Resultados [RES]
DESCRIPCION Se mostrará un cuadro de diálogo preguntando
si se desea generar un archivo de resultados
tras finalizar la simulación y ordenar el cierre
del programa, aceptando el cuadro de diálogo
se generará el archivo correspondiente
TIPO Operativo
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R4 Funcionamiento del Freno
Neumático [FRNEU]
DESCRIPCION El funcionamiento del freno neumática
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INGENIERO INDUSTRIAL
consiste en: el freno de emergencia y en el
freno de servicio cuando la velocidad de tren
está por debajo de 10km/h o el freno haya
sufrido alguna avería. Al accionarse el Freno
de Emergencia (que podrá ser debido a
funcionamiento de la seta de emergencia, no
pulsar el dispositivo de hombre muerto, una
velocidad superior a la máxima del ASFA y la
posición a del final del Regulador de marcha)
el tren se detendrá hasta velocidad nula con la
deceleración máxima fijada debido a la
actuación del freno neumático de emergencia.
Para reanudar la marcha será necesario volver
a realizar la ―Secuencia de Conexión‖ de los
equipos.
TIPO Operativo
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
ASFA
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1.2, R1.6.14, R2.2.2, R6.
PICTOGRAMA
R5 Orden de aparición de
interfaces [ORDEN]
DESCRIPCION La secuencia de aparición de interfaces
corresponderá con la siguiente:
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-Pantalla de Bienvenida. (Pantalla que durara
un breve tiempo de unos 4 segundos y luego
pasará a la siguiente interfaz)
-Pantalla principal Padre. (Aquí tenemos que
dar a comenzar en el menú Programa para
pasar a la siguiente interfaz, si le damos a salir
se cerrara el programa)
-Pantalla Elección del Tren y Línea.(Tenemos
que dar a continuar para pasar a la siguiente
interfaz o a cancelar para volver a la anterior)
-Pantalla Configuración de las características
del Tren .(Tenemos que dar a continuar para
pasar a la siguiente interfaz o a cancelar para
volver a la anterior)
-Pantalla Configuración del Trayecto
(Tenemos que dar a continuar para pasar a la
siguiente interfaz o a cancelar para volver a la
anterior)
-Pantalla Carga .(Tenemos que dar a continuar
para pasar a la siguiente interfaz o a cancelar
para volver a la anterior)
-Pantalla Cabina(Esta interfaz es la ultima que
saldrá para poder iniciar la simulación, si
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INGENIERO INDUSTRIAL
queremos podemos cambiar de interestación en
el menú Recorrido o salir en el menú de
Programa )
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
R1, R2
PICTOGRAMA
R6 Sistema de Protección
ASFA [ASFA]
DESCRIPCION Informa al maquinista del aspecto que
presentan las señales. Esta información se
realiza solamente en determinados puntos de la
vía: al pie de cada señal (baliza de señal) y a
unos 300 m. antes de la misma (baliza previa).
Hay varios tipos de señales:
Si la indicación presentada por la señal
es la de vía libre, aspecto verde, el
sistema sólo informa y no exige
ninguna actuación del maquinista.
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INGENIERO INDUSTRIAL
Si la indicación de la señal es la
correspondiente al anuncio de parada o
anuncio de precaución, aspecto amarilla
o verde amarillo, el sistema, además de
informar, exige que el maquinista se dé
por enterado, actuando sobre un
pulsador instalado a tal fin; en caso de
no hacerlo dentro de un tiempo
establecido, el equipo produce el
frenado automático de emergencia.
Si la indicación presentada por la señal
es la de parada o señal en rojo, en el
punto de transmisión situado 300 m.
antes de la señal, se comprueba si la
velocidad del vehículo es igual o
inferior a una preestablecida en función
del tipo de tren, introducido por el
maquinista al inicio de su marcha. Si la
velocidad es superior se produce el
frenado automático de emergencia. Si
se rebasa la señal, el sistema produce
también el frenado automático de
emergencia.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS R6.1 Tratamiento de los datos por parte del
sistema ASFA
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R6.2 Control del freno de emergencia mediante
el sistema ASFA
ELEMENTOS
RELACIONADOS
ASFA
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R6.1 Tratamiento de los datos
por parte del sistema ASFA
[ASFATA]
DESCRIPCION Las balizas están colocadas a 300 metros de la
señal informativa, que estas a su vez están
situadas a 1500m entre ellas. Luego hay otra
baliza a 20m de cada señal luminosa. Se le irá
informando al maquinista cuando pase las
balizas para que actúe de una manera u otra
dependiendo de las señales.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
ASFA
REQUISITOS
- 199 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R6.2 Control del freno de
emergencia mediante el
sistema ASFA [ASFAFE]
DESCRIPCION Se accionará el freno de emergencia del tren
justo en momento en el cual no se cumplan las
condiciones ya citadas dependiendo de cada
señal.
TIPO Funcional
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
ASFA
REQUISITOS
RELACIONADOS
R4
PICTOGRAMA
R7 Utilización del Visual
Studio 2008 [VS08]
- 200 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
DESCRIPCION Se utilizará el programa Visual Studio como
herramienta de software principal para el
desarrollo del proyecto debido a sus múltiples
interacciones con otras herramientas de
Microsoft.
TIPO Software
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R8 Programación con Visual
Basic[VB]
DESCRIPCION Se programará con Visual Basic la parte del
proyecto correspondiente a los diferentes
botones y pantallas del simulador.
TIPO Software
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
- 201 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R9 Utilización del Excel 07
[EXCEL]
DESCRIPCION Se utilizará el programa Excel 2007, que se
encuentra dentro del paquete Office 07, para la
realización de las tablas de características del
tren y de la vía, como de las tablas de
resultados de la simulación
TIPO Software
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R10 Utilización del Access 07
[ACCESS]
DESCRIPCION Se utilizará el programa Access 07, que se
encuentra dentro del paquete Office 07, para
guardar los diferentes datos de los resultados
de la simulación
TIPO Software
SUBREQUISITOS
- 202 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R11 Utilización del Word 07
[WORD]
DESCRIPCION Se utilizará el programa Word 07 para la
realización de la correspondiente memoria
descriptiva del proyecto y de los
correspondientes requisitos siguiendo las
especificaciones de la universidad Pontificia de
Comillas para los proyectos.
TIPO Software
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R12 Utilización del Movie
Maker [MOMA]
- 203 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
DESCRIPCION Se utilizará el programa Movie Maker, que se
encuentra dentro del paquete Windows, para la
modelización de los videos del proyecto.
TIPO Software
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
R13 Utilización del Adobe
Acrobat [ACROBA]
DESCRIPCION Se utilizará el programa Adobe Acrobat para el
cambio de formato de la memoria descriptiva a
formato pdf para su entrega al coordinador de
proyectos.
TIPO Software
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
- 204 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
R14 Utilización de un PC
gama media [PC]
DESCRIPCION Se utilizará un PC Intel Core Duo para la
realización del proyecto.
TIPO Hardware
SUBREQUISITOS
ELEMENTOS
RELACIONADOS
REQUISITOS
RELACIONADOS
PICTOGRAMA
3.3 DIAGRAMA DE CLASES
En el siguiente apartado se mostrara el diagrama de clases del proyecto.
Un diagrama de clases es un tipo de diagrama estático que describe la estructura
de un sistema mostrando sus clases, atributos y las relaciones entre ellos.
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Figura 54: Diagrama de clases
3.4 DIAGRAMA DE NAVEGACIÓN.
En el siguiente diagrama de navegación se puede ver como se puede
cambiar de una pantalla a otra del proyecto.
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Figura 55: Diagrama de navegación
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3.5 MODELO DE LA BASE DE DATOS.
El proyecto está diseñado para poder simular todo tipo de modelos de
trenes de Alta Velocidad, como también cualquier recorrido pudiendo variarse
todos los valores del modelo del tren como del recorrido. Inicialmente se ha
introducido 2 trenes de Alta Velocidad y con 3 trayectos diferentes para que el
usuario escoja con cuáles desea realizar la simulación. También se da la opción de
poder introducir nuevos trenes y trayectos introduciendo sus datos respectivos.
Para ello se ha hecho una tabla de Access puesto que su conexión con el
Microsoft Visual Studio .NET a través de ADO.NET utilizado para el desarrollo
del simulador, es sencilla.
3.5.1 MODELO ENTIDAD - RELACIÓN.
En la siguiente figura se muestra el modelo entidad –relación del proyecto
para poder expresar entidades relevantes para un sistema de información así como
sus interrelaciones y propiedades.
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Figura 56: Modelo entidad-relación
3.5.2 RELACIONES.
En este apartado se muestran las relaciones que tiene la base de datos de
Access entre las diferentes tablas.
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Figura 57: Relaciones
3.5.3 TABLAS.
A continuación se muestra la información que contiene cada tabla de la
base de datos: Tren, Trayecto/Freno, Tren/Línea, Trayecto y Presión del Freno
Neumático.
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3.5.3.1 Tren
Tabla 6: Tabla tren
3.5.3.2 Tracción freno.
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Tabla 7: Tabla tracción freno
3.5.3.3 Tren / Línea.
Tabla 8:tabla tren-línea
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3.5.3.4 Trayecto.
Tabla 9: trayecto
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3.5.3.5 Presión del freno neumático.
Tabla 10: Presión freno neumático
3.5.4 ESQUEMA DE LA BASE DE DATOS.
El Esquema de una Base de datos describe la estructura de una Base de
datos, en un lenguaje formal soportado por un Sistema administrador de Base de
datos (DBMS). En este esquema se muestra el conjunto de datos de cada tabla,
con la clave o claves más importantes de cada tabla subrayadas para mostrar al
lector de esta memoria los datos más importantes.
Tren (Serie, Tara, CargaMax, PesoInercias, Longitud, tTracTrac,
tTracDeriva, tTracFreno, tFrenoFreno, tDerivaFreno, A, B, C)
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TraccionFreno (Serie, Velocidad, FuerzaTraccion, IntensidadAbs,
FuerzaFreno, IntensidadGen,)
TrenLinea (Serie, Línea)
Presión (Serie, Frenado, Presión,)
Trayecto (Linea, PuntoKm, Interestacion, Pendiente, Curva, Vmax)
3.6 DINÁMICA DEL SIMULADOR.
Centrándonos en la interfaz de cabina, en la que se representa el pupitre de
mando de un tren de tracción eléctrica, se pretende que el simulador, responda en
tiempo real a las órdenes introducidas por el usuario. Éstas pueden ser:
Órdenes de conexión y desconexión de los equipos mediante el Panel de
Puesta en Servicio.
Órdenes de marcha introducidas mediante la Maneta de Inversión de
Marcha y el Regulador de Mando.
Órdenes de freno a partir del Regulador de Mando y la Seta de
Emergencia.
Órdenes de apertura y cierre de puertas.
Órdenes de uso de valor de régimen y maneta de freno.
Órdenes de uso del dispositivo Hombre Muerto.
Órdenes de uso del freno de emergencia.
Para cada cambio de velocidad el simulador calculará un nuevo punto. Cada
uno de ellos se caracterizará por la fuerza de tracción o freno, la velocidad, la
distancia recorrida y el tiempo.
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3.6.1 TRACCIÓN.
En este apartado se van a mostrar las formulas que se han implementado
en el proyecto para la simulación.
El movimiento de un tren responde a la ecuación general:
Ecuación 18
Donde:
-F motor es la fuerza que ejerce el motor en función de la velocidad del tren
-F gradiente es la fuerza debida a las curvas y a la fuerza de atracción que genera
la gravedad, la cual favorece el movimiento en rampas de bajada y se opone a este
en rampas de subida.
-F resistente es la fuerza que proviene de la resistencia aerodinámica, dependiendo
de la velocidad.
La energía empleada se divide en dos términos que mostramos a continuación:
1. Energía empleada en la traslación del tren:
Ecuación 19
2. Energía empleada en las masas rotativas:
Ecuación 20
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Con lo que la energía total empleada es la suma de las dos y queda:
Ecuación 21
Haciendo las siguientes simplificaciones:
Ecuación 22
Ecuación 23
La energía total queda:
Ecuación 24
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Este dato de la masa de las inercias, se le proporcionará al programa en
porcentaje respecto a la masa en vacío del tren, por tanto, en la ecuación dinámica
del tren, la masa M consta de varios términos:
Ecuación 25
Donde:
- Mvacío : Es la tara de la unidad de tren
- K: Masa de las inercias en porcentaje respecto a la masa en vacío. Tiene en
cuenta la energía del motor empleada en el movimiento de las masas rotativas del
tren, como son la reductora, masa del rotor del motor, rueda, etc.
- Mviajeros : Masa de los viajeros en el tren.
Por tanto sustituyendo todo en la ecuación inicial obtenemos:
Ecuación 26
Se supone que el valor máximo de fuerza se consigue para una consigna de
aceleración del 100%, es decir, con el Regulador de Mando al máximo. De igual
manera la curva característica de intensidad, en función de la velocidad del tren es
un dato introducido en la pantalla de Configuración de las características del Tren
o extraído de la base de datos.
- 219 -
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Se supone también el valor máximo de intensidad para una consigna de
aceleración del 100%, en caso de introducir una consigna menor, se simplifica
reduciendo el valor de la intensidad en la misma proporción que la aceleración.
Tras la introducción de las características del tren y línea, en las pantallas
correspondientes, el simulador dispone de los vectores de datos de la siguiente
tabla, además de otros valores como la tara del tren, la carga deseada o el peso de
las inercias.
Tabla 11: Vectores X,Y
Según la velocidad que lleve el tren para cada iteración, y el incremento de
espacio recorrido que se le dé, la siguiente iteración se hará en un tiempo
equivalente al que el tren tardaría en recorrer dicho espacio a la velocidad de
movimiento que tiene.
El proceso iterativo para calcular la velocidad se muestra en la siguiente
figura:
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Figura 58: Calculo Velocidad Tracción
- 221 -
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3.6.2 FRENO.
Al aplicar freno en vez de tracción el proceso es similar al de tracción.El
tren deberá hacer frente a la demanda de freno que le solicite el conductor y para
ello utilizará, siempre que sea posible el freno eléctrico. Cuando éste sea
insuficiente, entrará también en funcionamiento el freno neumático. Por ello a la
hora de simular, no es necesario conocer qué parte de la fuerza de frenado
corresponde a cada tipo de freno.
La fuerza de frenado dependerá de la consigna de freno introducida por el
usuario a través del Regulador de Mando según la fórmula:
Ecuación 27
Donde:
-d: valor diferente para cada grado de freno.
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Figura 59: Calculo velocidad Freno
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3.7 LA LÓGICA DEL SIMULADOR
La lógica de este simulador establece cuáles son sus acciones y en qué
orden se deben ejecutar.
Dentro del simulador existen muchas funciones de lógica como por ejemplo:
- Secuencia de conexión/desconexión de equipos del tren
- Habilitación de los elementos al iniciar el simulador
- Inhabilitación de los elementos al terminar la simulación
- Comprobación que no ha superado las velocidades máximas dadas por el ASFA
- Pulsador del hombre muerto
- Solicitud de apertura de puertas
- Consecuencias de averías e incidencias
- 224 -
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Capítulo 4 PRUEBAS Y RESULTADOS
En este capítulo se evalúa los resultados de los requisitos previos y su
validez. También se añaden observaciones de estos resultados.
4.1 RESULTADOS
En la fase de análisis de necesidades se establecieron los requisitos a
cumplir como se ve en el Capítulo 3. Ahora después de haber finalizado el
simulador se evalúa en qué grado se han cumplido.
La validez de los requisitos la estudiaremos mediante una matriz de
trazabilidad en la que se compara lo que se quería hacer con lo que se ha logrado.
4.1.1 MATRIZ DE TRAZABILIDAD.
La validez de los requisitos la estudiaremos mediante una matriz de
trazabilidad en la que se compara lo que se quería hacer con lo que se ha logrado.
Aquellos requisitos que tras las pruebas funcionan correctamente de
acuerdo a lo especificado, se indican con ―Finalizado‖ en su estado. También se
indican los que no se han completado referenciando a comentarios posteriores
acerca de las causas de su no consecución.
- 225 -
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REQUISITO DEFINICIÓN ESTADO OBSERVACIONES
R1 Interfaces del
simulador
Finalizado
R1.1 Pantalla
principal o
Padre
Finalizado
R1.1.1 Menú Programa Finalizado
R1.1.2 Menú
Recorrido
Finalizado
R1.1.3 Menú Ayuda Finalizado
R1.2 Pantalla
elección de tren
y línea
Finalizado
R1.3 Pantalla de las
configuraciones
del tren
Finalizado
R1.4 Pantalla de
configuración
del trayecto
Finalizado
R1.5 Pantalla de
carga
Finalizado
R1.6 Pantalla de Finalizado
- 226 -
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cabina
R1.6.1 Panel de puesta
en servicio
Finalizado
R1.6.1.1 Interruptor con
llave de
habilitación de
la cabina
Finalizado
R1.6.1.2 Mando de
pantógrafo
Finalizado
R1.6.1.3 Mando del
disyuntor
principal
Finalizado
R1.6.2 La maneta de
inversión de
marcha
Finalizado
R1.6.3 La seta de
emergencia
Finalizado
R1.6.4 El regulador de
mando
Finalizado
R1.6.4.1 Palanca del
regulador
Finalizado
R1.6.4.2 Dispositivo de
hombre muerto
Finalizado
- 227 -
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R1.6.5 Selector de vía Finalizado
R1.6.6 Los pulsadores
de puertas
Finalizado
R1.6.7 El silbato Finalizado
R1.6.8 El velocímetro Finalizado Muestra valores
múltiplos de 5km/h
R1.6.9 El manómetro Finalizado
R1.6.10 El indicador de
consumo
Finalizado
R1.6.11 El reloj Finalizado
R1.6.12 Pulsadores
adicionales
Finalizado
R1.6.13 La ventana
apertura de
puertas
Finalizado
R1.6.14 El indicador de
balance de
potencia
Finalizado
R1.6.15 El arenero Pendiente No se ha
implementado en
este proyecto (ver A)
- 228 -
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R1.6.16 Pulsador de
reconocimiento
ASFA
Finalizado
R1.6.17 Freno de auxilio Pendiente No se ha
implementado en
este proyecto (ver B)
R1.6.18 Manipulador de
freno
Finalizado
R1.6.19 Maneta de valor
de régimen
Finalizado
R1.6.20 Ventana de
incidencias
Finalizado
R1.7 Ventanas
auxiliares
Finalizado
R1.7.1 La ventana de
velocidades
Finalizado
R1.7.2 La ventana de
intensidad
Finalizado
R1.7.3 La ventana de
información
Finalizado
R1.8 Visualización
del recorrido
Parcialmente
Finalizado
R1.8.1 Visualización Finalizado
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del recorrido
estática
R1.8.2 Visualización
del recorrido
dinámica
Pendiente No se ha podido
variar la velocidad
del video en
proporción a la
velocidad del tren
(ver C)
R1.8.3 Visualización
de las
estaciones
Pendiente No se ha podido
implementar en este
proyecto.
R1.8.4 Visualización
de los diferentes
elementos de
señalización
Finalizado
R1.8.4.1 Señalización
señales
informativas.
Finalizado
R1.8.4.2 Señalización
señales
luminosas.
Finalizado
R1.9 Pantalla de
elección de
averías e
Finalizado Los distintos tipos de
averías se han
incluido en el menú
- 230 -
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incidencias de la ventana
principal (ver D)
R1.9.1 Funcionamiento
de fallo del
freno de
servicio
Finalizado
R1.9.2 Funcionamiento
de bloqueo de
rueda
Finalizado
R1.9.3 Funcionamiento
del fallo del
motor de
tracción
Finalizado
R1.9.4 Funcionamiento
de eje
indebidamente
frenado
Finalizado
R1.9.5 Funcionamiento
de alarma de
pasajeros
Finalizado
R2 Puesta en
marcha del
simulador
Finalizado
R2.1 La pantalla de Finalizado
- 231 -
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bienvenida
R2.2 Funcionalidad
de la ventana
principal
Finalizado
R2.2.1 Funcionalidad
del menú
programa
Finalizado
R2.2.2 Funcionalidad
del menú
recorrido
Finalizado La opción de
"Simular la siguiente
interestación" nunca
se habilita
R2.2.3 Funcionamiento
del menú ayuda
Finalizado
R2.3 Funcionalidad
de la interfaz de
elección del
tren y línea
Finalizado
R2.4 Funcionalidad
de la interfaz de
configuración
de las
características
del tren
Finalizado
R2.4.1 Introducción de Finalizado
- 232 -
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las
características
del tren
R2.4.2 Introducción de
la característica
de tracción y
freno eléctrico
Finalizado
R2.4.3 Introducción de
la característica
de freno
neumático
Finalizado
R2.5 Funcionalidad
de la interfaz
configuración
de trayecto
Finalizado
R2.6 Funcionalidad
de la interfaz
carga
Finalizado
R2.7 Funcionalidad
de la interfaz
cabina
Finalizado
R2.7.1 Funcionamiento
del panel de
puesta en
Finalizado
- 233 -
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servicio
R2.7.1.1 Conexión de los
equipos
Finalizado
R2.7.1.2 Desconexión de
los equipos
Finalizado
R2.7.1.3 La Seta de Paro
de Secuencia
Finalizado
R2.7.2 Funcionamiento
de la maneta de
inversión de
marcha
Finalizado
R2.7.3 Funcionamiento
de la seta de
emergencia
Finalizado
R2.7.4 Funcionamiento
del regulador de
mando
Finalizado
R2.7.4.1 Funcionamiento
de la palanca
del regulador
Finalizado
R2.7.4.2 Funcionamiento
del hombre
muerto
Finalizado
- 234 -
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R2.7.5 Funcionamiento
del selector de
vía
Finalizado
R2.7.6 Funcionamiento
de los
Pulsadores de
Puertas
Finalizado
R2.7.7 Funcionamiento
del Silbato
Finalizado
R2.7.8 Funcionamiento
de la ventana
Apertura de
puertas
Finalizado
R2.7.9 Funcionamiento
del Selector del
ASFA
Pendiente Se ha hecho la
simulación sin dar
opción a hacerla sin
supervisión ASFA
R2.7.10 Funcionamiento
de El Arenero
Pendiente No se ha podido
implementar en este
proyecto ver(A)
R2.7.11 Funcionamiento
del Pulsador
Reconocimiento
ASFA
Finalizado
- 235 -
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R2.7.12 Funcionamiento
del Freno de
Auxilio
Pendiente No se ha podido
implementar en este
proyecto.
R2.7.13 Funcionamiento
del
Manipulador de
freno de
servicio
Finalizado
R2.7.14 Funcionamiento
del Valor de
Régimen
Finalizado
R2.8 Funcionalidad
de las Ventanas
Auxiliares
Finalizado
R2.8.1 Funcionamiento
de la ventana
Velocidades
Finalizado
R2.8.2 Funcionamiento
de la ventana
Intensidad
Finalizado
R2.9 Funcionalidad
de Averías e
incidencias
Finalizado
- 236 -
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R2.9.1 Funcionamiento
de Fallo del
Freno de
Servicio
Finalizado
R2.9.2 Funcionamiento
de Bloqueo de
Rueda
Finalizado
R2.9.3 Funcionamiento
del Fallo del
motor de
tracción
Finalizado
R2.9.4 Funcionamiento
de Eje
indebidamente
frenado
Finalizado
R2.9.5 Funcionamiento
de Alarma de
pasajeros
Finalizado
R3 Resultados Finalizado
R4 Funcionamiento
del freno
neumático
Finalizado
- 237 -
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R5 Orden de
aparición de
Interfaces
Finalizado
R6 Sistema de
Protección
ASFA
Finalizado
R6.1 Tratamiento de
los datos por
parte del
sistema ASFA
Finalizado
R6.2 Control del
freno de
emergencia
mediante el
sistema ASFA
Finalizado
R7 Utilización del
Visual Studio
2008
Finalizado
R8 Programación
con Visual
Basic
Finalizado
R9 Utilización del
Excel 07
Finalizado
- 238 -
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R10 Utilización del
Access 07
Finalizado
R11 Utilización de
Word 07
Finalizado
R12 Utilización del
Movie Maker.
Finalizado
R13 Utilización del
Adobe Acrobat
Finalizado
R14 Utilización de
un PC gama
media
Finalizado
A. No ha habido tiempo suficiente para la realización y programación del
dispositivo del arenero debido a su complejidad para la simulación.
B. No ha habido tiempo suficiente para la realización y programación del
freno de auxilio por lo que queda pendiente.
C. No se ha podido variar el video del recorrido por programación debido a
que por programación es muy complejo variar el código de un programa
que no tiene a priori esa opción.
D. La pantalla de elección se ha sustituido en el menú de la ventana principal
ya que la simulación tiene un código de gran tamaño y la simulación se
ralentiza, y de este modo se consigue llegar más rápido a la elección de las
averías.
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4.2 RESULTADO DEL SIMULADOR
En este apartado se mostrará el resultado del proyecto de simulación
mediante imágenes del programa las cuales se irán explicando. El programa se
divide en una serie de pantallas que tienen un orden que se muestra a
continuación.
4.2.1 PANTALLA ELECCIÓN DE TREN Y LÍNEA
En primer lugar, se le pide al usuario que escoja un tren o una línea de
recorrido de la base de datos, dándole la opción de configurar ambas a su elección
(ver Manual de Usuario).
Figura 60: Elección de tren
- 240 -
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Para configurar los datos de un nuevo tren habrá que modificar aquellos
que difieran de los que pertenecen a una serie estándar.
Figura 61: Configuración características de un tren
Para configurar el perfil de vía, se mostrará otra pantalla donde el proceso
a seguir es similar al anterior.
- 241 -
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Figura 62: Configuración de una línea
El último dato necesario es el de la carga que debe remolcar el tren y el
número de cantones a los que se encuentra el tren posterior.
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Figura 63: Configuración de cantones y carga
Tras la introducción de datos se llega a la interfaz de cabina del simulado.
En ella se podrá interactuar con los mandos habilitados (ver Manual de Usuario).
Durante la simulación, se dibujan las gráficas de marcha e intensidad, se
muestra información en la venta de ―Información de Estado‖, se calcula el tiempo
y el consumo, y tanto el velocímetro como el manómetro cambian sus
indicaciones.
- 243 -
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Figura 64: Simulador en funcionamiento
Por último, tras la simulación, se puede obtener un archivo Excel que
contiene la tabla de resultados.
- 244 -
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Figura 65: Hoja de resultados
También se obtiene una gráfica en Excel de las velocidades que ha llevado el tren.
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Figura 66: Grafica velocidades Excel
Y también la gráfica con la intensidad absorbida/generada.
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Figura 67: Gráfico intensidad Excel
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Capítulo 5 CONCLUSIONES Y FUTUROS
DESARROLLOS
Debido al gran auge que está teniendo la Alta Velocidad en España y al
crecimiento de las infraestructuras para la circulación de estos trenes se necesitan
herramientas capaces de mejorar la seguridad y formar nuevos empleados del
sector ferroviario. Esto es lo que ha motivado a la realización de este proyecto
para que en un futuro sea una herramienta útil para futuros empleados.
No se pretende comparar el simulador con los grandes simuladores que
hay en el mercado de los videojuegos ni con los simuladores de entrenamiento
que reproducen la cabina real, capaces de simular fielmente la realidad, pero si
trata de que pueda ser usado por ambos tipos de usuario.
Después de 12 meses de trabajo hoy se puede decir que se han obtenido los
resultados que se pretendía al principio cuando se fijaban los objetivos. Con el
Simulador de Trenes de Alta Velocidad el usuario puede ya:
1. Familiarizarse con la cabina del tren y de sus distintos elementos y
dispositivos.
2. Conocer el funcionamiento de un tren de Alta Velocidad de tracción
eléctrica y experimentar su conducción
3. Probar el comportamiento de distintos trenes en distintos perfiles de vía
4. Experimentar el funcionamiento del sistema de ayuda a la conducción
ASFA
5. Analizar los distintos resultados obtenidos de las diferentes simulaciones
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Se ha intentado reproducir fielmente el funcionamiento de una unidad Alta
Velocidad, siendo el proceso de puesta en marcha y conducción programado el
―manual + ASFA‖; ya que un objetivo principal es que el usuario pudiera
experimentar la conducción de un tren no se ha visto la utilidad de reproducir la
conducción en modo automático, que sin embargo puede tener su interés en
desarrollos futuros.
La metodología que se ha seguido al principio fue la de estudiar el
funcionamiento del tren de tracción eléctrica y sobre todo en el análisis y
especificación de requisitos, para no empezar programando sin tener claro que se
va a hacer.
Para desarrollos futuros se abren dos vías de mejora:
1. Seguir trabajando en el simulador en un mismo ordenador como se
ha hecho en este proyecto. Esta sería la manera más sencilla
pudiendo haber muchos usuarios ya que con un ordenador valdría
para instalar la aplicación.
2. Incrementar la complejidad del hardware pudiendo incorporar mas
monitores donde simular diferentes parte de la cabina o modulos
del simulador. Esto reduciría el número de usuarios y complicaría
mucho la programación aunque se verían mejoras en cuanto a
cálculo y velocidad de la simulación.
Después de todas las pruebas y de todos los resultados obtenidos se puede
mejorar en muchos aspectos este proyecto.
Tras la simulación del recorrido de una interestación, añadir la
posibilidad de simular el movimiento del tren por la siguiente. Esta
opción se muestra ya en la barra de herramientas de la aplicación y
aunque en las pantallas correspondientes se introducen los datos
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necesarios para la simulación de 4 interestaciones, la opción no se
habilita en ningún caso.
Mejorar el modo de graficar ya que de este modo resulta muy lento
que después de cada cálculo vuelva a pintar la gráfica entera en vez
de ir punto por punto. Esto abre un abanico de opciones pudiendo
usar programas como Matlab o Derive.
Mejorar la sensación de movimiento que ofrece el video ya que no
se ha logrado que el vídeo vaya a una velocidad proporcional a la
que va el tren. Esto se debe a que Microsoft Windows Media es
muy complejo de variar mediante programación. En futuros
proyectos se puede intentar con otros reproductores que se puedan
modificar en futuras versiones.
Introducir otros modos de ayuda a la conducción como ERTMS,
ATO, ATP o modo manual.
Mediante el programa se puede añadir trenes y líneas a la base de
datos pero no se permite borrarlos, cosa que ahorraría trabajo en
vez de tener que borrarlos con Access.
Poder simular más mandos que en este programa han quedado sin
simular como el botón de arenero.
Otra mejora sería poder simular las pantallas que tiene en cabina el
maquinista en las que puede ver toda la configuración del tren
mediante menús.
- 250 -
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BIBLIOGRAFÍA
[1] Memoria Descriptiva del Proyecto ―Simulador de Trenes ICAI‖ curso
2006/2007, María Domínguez Gago.
[2] Memoria Descriptiva del Proyecto ―Simulador de Trenes ICAI‖ curso
2007/2008, Miguel Ángel Siguero Vázquez
[3] Real Academia Española; Diccionario de la Lengua Española. Vigésima
Segunda Edición. Fuente: http://www.rae.es
[4] ADIF ―Conceptos básicos ferroviarios‖. Fuente:
http://www.adif.es/es_ES/conoceradif/oferta_de_empleo_publico/doc/08_
fc_ConceptosFerroviarios.pdf
[5] Metro Bilbao. ―El Simulador de Conducción‖. Fuente:
http://www.metrobilbao.net/accesible/cas/metro/simulador.html
[6] Plataforma Virtual Amigos del Ferrocarril ―Tranvía Portal‖. Fuente:
www.tranvia.org
[7] Plataforma de Modelismo Virtual y Simulación Ferroviaria. Fuente:
www.trensim.com
[8] García Álvarez, Alberto ―Nuevas tecnologías energéticas aplicadas al
ferrocarril‖ 2009
[9] Jiménez Vadillo, Jose Ángel; Microsoft Visual C++.NET (Guías
Prácticas). Editorial Anaya Multimedia-Anaya Interactiva, 2003.
[10] Wikipedia ―Alta velocidad española‖. Fuente: www.wikipedia.com
[11] Gonzalez Fernandez, Fco. Javier ―Señalización ferroviaria‖ 2006. Fuente :
http://www.catedra-
ffcccaminos.com/prote/pdf/Apuntes_Clase_FFCC/Se%C3%B1alizaci%C3
%B3n_JGonzalez_06.pdf
- 251 -
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INGENIERO INDUSTRIAL
[12] Escuela técnica superior de ingenieros de caminos, canales y puertos.
Universidad de Coruña ―Ingeniería del transporte‖
[13] Arenillas Melendo, Justo; apuntes del ―Máster en sistemas ferroviarios.
Módulo de material rodante‖. ―Tracción, cuestiones técnicas básicas‖.
Instituto de Postgrado y Formación Continua de la Universidad Pontificia
Comillas de Madrid. Año 2006.
[14] Plataforma Tecnológica Ferroviaria Española ―Agenda estratégica del
investigación del sector ferroviario‖. Fuente:
http://www.ptferroviaria.es/imgs/documentosptfs/Descargar%20Agenda56
[15] Metro de Madrid S.A.; ―Manual de Conducción Tren 3000. Provisional‖.
Julio 2006.
[16] RENFE ―Manual de operación tren S/130‖. Noviembre 2007
[17] Anales de mecánica y electricidad ―El momento actual en el ferrocarril
español y las nuevas líneas de alta velocidad‖. Enero 2007
[18] Grube, Pablo; Aldo, Cipriano ―Simulador Dinámico de Sistema de Trenes
Metropolitanos‖. Fuente: http://oso.izt.uam.mx/~jdelgado/sitejdf/web-
data/traffic/Simulacion%20basada%20en%20eventos/Simulador%20basad
o%20en%20eventos%20Chile.pdf
[19] Confederación Española de Organizaciones Empresariales
―Memorándum: El sector del transporte en España‖. Fuente:
http://www.navarrainnova.com/pdf/cluster_logistica/Memorandum_sector
_transporte.pdf
[20] García Álvarez, Alberto. ―Dinámica de los trenes en alta velocidad‖.
Enero 2010.
- 252 -
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Parte II ESTUDIO DE
VIABILIDAD
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Capítulo 1 LA VIABILIDAD DEL SIMULADOR
DE TRENES DE ALTA VELOCIDAD
En este capítulo se hace el estudio de viabilidad de este proyecto, es decir,
se pretende saber si el proyecto puede ser llevado a cabo desde los puntos de vista
legal, técnico, económico, comercial y financiero.
1.1 LOS NUEVOS MEDIOS DE TRANSPORTE MUNDIALES
En España, el transporte es un sector económico de una importancia
estratégica creciente, no sólo por contribuir a la mejora de la competitividad de
nuestro país, sino por apoyar el desarrollo de la actividad en otros sectores como
la industria, el comercio y el turismo, por citar aquellos con mayor peso en el
tejido productivo de la economía española.
Esta relevancia aumenta si se tiene en cuenta el proceso de globalización,
que exige mayor capacidad para atender el volumen creciente de intercambios
comerciales y de pasajeros a escala mundial. La mayor apertura de la economía
junto con la mayor competencia internacional lleva implícito un sistema de
suministro más flexible, fiable y rápido, que necesita el desarrollo de tecnología
puntera para satisfacer una demanda cada día más especializada.
La posición geográfica de España, como puente entre Europa, América
Latina y África, imprime un carácter especialmente destacado a los servicios de
transporte y aumenta el potencial de crecimiento de su actividad.
Debido al crecimiento exponencial de la población con sus consecuentes
necesidades de transporte dará lugar a:
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Aumento de la población humana dentro de las áreas
metropolitanas que constituyen actualmente las grandes urbes.
Aumento del precio de los combustibles fósiles, fuente principal de
energía para el transporte ya que es fácilmente almacenable en
forma de gasolinas y fueles.
Necesidad de búsqueda en fuentes de energía alternativas a los
combustibles fósiles debido al previsible agotamiento de las
reservas de estos.
Necesidad de nuevos medios de transporte más ecológicos y
eficientes de los actuales, que eliminen las emisiones de gases
invernadero como el CO2
Todos estos factores llevan a pensar en nuevas fuentes de energía como
electricidad, pilas de hidrógeno, etc. El problema es la dificultad de
almacenamiento y la poca autonomía que dan estas fuentes. Aunque este aspecto
no le afecta al ferrocarril ya que está constantemente unido a la red eléctrica
tomando y devolviendo energía, siendo esta energía creada por centrales
hidraúlicas, renovables y nucleares. En la siguiente imagen se puede ver de qué
energías dependen los distintos tipos de transporte.
Tabla 12: Fuentes de energía
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1.2 LA IMPORTANCIA DEL FERROCARRIL.
El ferrocarril es uno de los medios de transporte más usados del mundo. Su
desarrollo se produjo en la primera mitad del siglo XIX como parte de la
Revolución industrial, haciendo uso de la ventaja más técnica que supone el bajo
coeficiente de rodadura metal sobre metal —del orden de 3 por 1.000 y muy
inferior al coeficiente de rodadura sobre carretera—, lo que causó una
transformación completa de la sociedad al permitir el transporte de personas
comunes y mercaderías a un bajo costo y en forma regular y segura.
Se trata de un transporte con ventajas comparativas en ciertos aspectos,
tales como el consumo de combustible por tonelada kilómetro transportada, la
entidad del impacto ambiental que causa o la posibilidad de realizar transportes
masivos, que hacen relevante su uso en el mundo moderno.
Hoy en día cada vez usa más la gente el tren para transportarse a sus
destinos gracias a la Alta Velocidad.
La Alta Velocidad Española pretende cambiar la imagen del tren, a través
de su servicio ofrecido pretenden que el pasajero vea el tren de alta velocidad
como un transporte rápido, fiable y cómodo y no como los trenes antiguos que se
caracterizaban por ofrecer un servicio lento.
La gente hoy en día quiere llegar rápido y puntual a sus destinos. Ésta
característica es el principal objetivo ofrecido por AVE dirigido a sus clientes para
diferenciarlo del avión y darle un valor añadido a su servicio. Asimismo este
transporte respecto al transporte aéreo ofrece mayor comodidad, permite trabajar
mientras se viaja y tiene garantía de puntualidad. El hecho de que te deje en el
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centro de la ciudad (ej.: Madrid o Barcelona) es válido si el destino final es la
ciudad, puesto que la mayoría de gente va al centro de la ciudad.
Por otra parte goza de ser el medio de transporte más seguro de hoy en día.
A penas tienen averías y los accidentes se dan en muy rara ocasión.
Este sector es un claro ejemplo de diferenciación ya que pretende llevar al
cliente de una manera rápida, cómoda, segura y puntual a su destino. El propósito
de AVE es llevar el tren a todas las capitales de provincia, con un tiempo máximo
de 4 horas entre la capital y las ciudades costeras. A menudo es presentado como
un modo diferente de transporte, tecnológicamente más avanzado y con ventajas
notables en relación con otros modos convencionales al tener mayor variedad de
horarios y servicios, mejora en los sistemas de reservas y ventas de billetes, mayor
confort a bordo, etc., lo cual incrementa el valor añadido que se añade al pasajero.
1.3 IMPORTANCIA DE LOS SIMULADORES DE CONDUCCIÓN.
Desde el punto de vista pedagógico, el uso de simulaciones permiten crear
un marco para la exploración y la práctica ayudando a los estudiantes a probarse
en un ámbito sin riesgos.
Analizar situaciones desde diferentes perspectivas y aprender de
los errores sin penalizarlos.
Incluir un importante componente lúdico y son propuestas
fuertemente motivadoras.
Aplicar e integrar conocimientos aprendidos con anterioridad.
A los estudiantes asumir distintas responsabilidades y toman
decisiones durante la simulación.
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Las nuevas tecnologías son las encargadas hoy en día de ser las
herramientas de aprendizaje desde manuales electrónicos hasta simuladores de
conducción. Esta apuesta por nuevos sistemas didácticos se debe a:
Los costes de formación en maquinaria real son elevados, no sólo por
tratarse de máquinas cada vez más complejas y sofisticadas, y por lo tanto
más caras, sino también, porque el dedicarlas a la formación, implica que
sean manejadas por personal inexperto y que por tanto se incurra en costes
de mantenimiento altos.
De la misma manera que para un usuario es cada vez más barato adquirir
un ordenador personal, también los costes de la tecnología utilizada en este
tipo de herramientas se están abaratando a la vez que se incrementan sus
prestaciones.
Se abarata también el coste de formación. A menudo el entrenamiento de
conductores debe hacerse en horario nocturno para evitar interrumpir el
servicio. Esto por un lado se hace difícil debido a que en muchos casos se
utilizan las noches para realizar operaciones de mantenimiento en trenes y
vías y por otro, encarece la formación por la tarifa nocturna de conductores
y formadores.
Se hace posible además aumentar la formación del personal dedicado al
sector del transporte ferroviario y no únicamente a los conductores. En
ocasiones es útil que los operarios tengan un conocimiento más que teórico
en el funcionamiento básico de un tren, por posibilitar su colaboración a la
hora de solucionar incidentes y porque en muchos casos aumenta la
motivación de los propios empleados al sentirse más familiarizados con las
operaciones que diariamente ven en su puesto trabajo.
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1.4 APORTACIONES DEL SIMULADOR DE TRENES DE ALTA
VELOCIDAD AL USUARIO FINAL
El ―Simulador de Trenes de Alta Velocidad‖ es un proyecto viable. Después
meses de trabajo y realizado simplemente con un ordenador personal, se ha
obtenido un proyecto que posibilita una primera toma de contacto del usuario final
con el tren de tracción eléctrica, haciéndolo interesante por su bajo coste y las
ventajas que presenta:
Permite un conocimiento de los elementos más importantes que integra
una cabina de un tren de alta velocidad.
Permite el ensayo de los diferentes sistemas que forman parte del tren ante
distintas situaciones para analizar la respuesta antes de su realización real.
Permite familiarizarse al usuario con los aspectos que condicionan el
trayecto como el perfil de vía
Permite al usuario simular distintas averías e incidencias para modificar la
simulación y saber responder ante esas anomalías
Permite guardar los datos de la simulación para comparar con distintas
simulaciones.
Permite que sea usado por cualquier perfil de usuario ya sea profesional o
aficionado debido a su simplicidad en el manejo y en la instalación ya que
con un ordenador personal es suficiente.
Permite la simulación de una gran cantidad de trenes y trayectos ya que
vienen unos predeterminados pero el usuario puede introducir el trayecto
que quiera modificando los kilómetros, los radios de las curvas, las
pendientes de las cuestas así como cualquier tren ya que puede cambiar el
peso, las características de los motores etc.
Familiariza al usuario con el sistema de ayuda a la conducción
denominado ASFA
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1.5 VALOR AÑADIDO DEL SIMULADOR DE TRENES DE ALTA
VELOCIDAD A LA ENTIDAD DE FORMACIÓN.
El valor añadido del proyecto simulador de trenes de alta velocidad deriva
de los costes mínimos frente a los beneficios que puede obtener. Para RENFE o
cualquier empresa que forme nuevos maquinistas también puede ofrecer un valor
añadido por diversos motivos:
A diferencia de los simuladores con cabinas reales de conducción
que precisan de grandes inversiones en infraestructura y
mantenimiento, así como ordenadores con unas características muy
específicas y potentes, el Simulador de Trenes de Alta Velocidad,
únicamente necesita de un ordenador con unos requisitos mínimos
de memoria y procesador que se encuentran en la actualidad en la
mayoría de las administraciones públicas.
El hecho de estar realizado en la plataforma Visual Studio .NET de
Microsoft y demás software Microsoft facilita su instalación y uso
en prácticamente la totalidad de los ordenadores, puesto que en su
mayoría, funcionan con sistemas operativos de la misma marca.
Tampoco se necesita invertir en personal para su instalación ya que
es muy simple y cualquier persona con unos conocimientos
mínimos en informática puede hacerlo.
En consecuencia, se puede decir que el simulador de trenes de alta
velocidad es un proyecto viable debido a que no precisa ningún esfuerzo
económico, es fácil de manejar y puede tener unos beneficios altos.
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Parte III ESTUDIO
ECONÓMICO
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Capítulo 1 PRESUPUESTO Y VALORACIÓN
ECONÓMICA.
Se han de tener en cuenta, en el desarrollo de este proyecto, los costes
derivados de las horas de trabajo así como de las herramientas utilizadas.
El software utilizado es de la firma Microsoft, lo que hace necesario el
pago de licencias para su uso. Se ha utilizado, tanto la herramienta de desarrollo
Microsoft Visual Studio .NET, como las herramientas del Microsoft Office:
Excel, Access y Word. También se añade el coste del hardware usado.
1.1 VALORACIÓN DE TRABAJO POR HORAS.
Se va a considerar que la hora de trabajo de un desarrollador de software
se paga a 50 €
A continuación se muestra una tabla con las distintas partes de este
proyecto con sus respectivas horas de trabajo y con el precio que conllevan.
CONCEPTO Unidades
(horas)
Precio
unitario
(€/h)
Precio Total
(€)
Análisis del 50 50 2.500
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sector
ferroviario y
captura de
datos para el
simulador
Análisis y
especificación
de Requisitos
90 50 4.500
Diseño de
Software y
codificación
250 50 12.500
Revisión y
corrección del
simulador
20 50 1.000
Documentación
de la Memoria
120 50 6.000
Pruebas y
Validación
100 50 5000
Total
580 50 31.500
Tabla 13: Precio por horas
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1.2 HERRAMIENTAS DEL SOFTWARE.
Ahora en este apartado se hará un presupuesto de los programas utilizados
para el simulador.
CONCEPTO PRECIO TOTAL
Microsoft Visual
Studio .Net 2008
1148
Office 2007 678
Total 1826
Tabla 14: Precio Software
1.3 HERRAMIENTAS HARDWARE.
En este apartado se pone el presupuesto del hardware usado que en este
caso se usó un ordenador personal
CONCEPTO PRECIO TOTAL
Ordenador personal:
Aspire 1642LMI
850
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Intel Pentium M740
80GB disco duro
1024MB de RAM
Intel graphics media accelerator
900
Total 850
Tabla 15: Precio Hardware
1.4 COSTE TOTAL
Ahora se sumarán los totales de horas de trabajo más material de software
y hardware.
CONCEPTO PRECIO TOTAL
Mano de obra 31.500
Software 1.826
Hardware 850
Total 34.176
Tabla 16: Precio total
El presupuesto total del proyecto simulador de trenes de alta velocidad es de
TREINTA Y UN MIL SEISCIENTOS SETENTA Y SEIS.
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Parte IV MANUAL DE
USUARIO
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Capítulo 1 INTRODUCCIÓN DE DATOS
En este capítulo se mostrará como introducir los datos de carga, la
distancia del siguiente tren, y la elección de tren y línea o la forma para crear
nuevos trenes y líneas.
1.1 LA EJECUCIÓN DE LA APLICACIÓN
Para empezar a ejecutar la aplicación se debe tener un ordenador de gama
media con 200 Mb de disco duro libre, Windows XP, Windows Media Player y
una resolución de pantalla de 1200x960.
Una vez metido el Cd de la aplicación se deberá hacer doble clic en la
carpeta de ―PFC_Simulador_trenes_AV‖. Dentro de esa carpeta hay dos carpetas
más, una que se llama ―Código‖ y otra ―Aplicación‖. Stiene que entrar en la
carpeta de ―Aplicación‖ para poder ejecutar la simulación.
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Figura 68: Carpeta aplicación
Una vez dentro de esa carpeta estará el programa de la aplicación que se
deberá hacer doble clic para ponerla en marcha como se muestra en la siguiente
figura.
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Figura 69: Acceso a la aplicación
Se mostrará entonces la pantalla de bienvenida del simulador que
desaparecerá transcurridos 3 segundos. Para poder ver correctamente el
simulador, es preciso que la configuración de pantalla sea de 1280x800 píxeles.
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Figura 70: Pantalla de bienvenida
1.2 EL FORMULARIO PADRE.
Tras la desaparición de la pantalla de bienvenida, se habilita el menú
principal de la aplicación situado en la barra de herramientas de la ventana
principal o ―padre‖. Esta ventana siempre estará abierta independientemente de la
interfaz con la que esté interactuando el usuario en cada momento.
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Figura 71: Pantalla principal
1.2.1 EL MENÚ PROGRAMA.
En el menú ―Programa‖ se encuentran las opciones de:
- Comenzar: En todo momento se puede comenzar una simulación nueva
pulsando esta opción. Se cerrarán las ventanas activas y se volverá a ejecutar la
aplicación desde el comienzo.
- Salir: Se termina la ejecución del programa y se sale de él. Si la simulación de
conducción del tren ya había comenzado, se ofrecerá la posibilidad de generar un
archivo de resultados como se verá más adelante.
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Figura 72: Menú programa
1.2.2 EL MENÚ RECORRIDO.
Las opciones del menú Recorrido no estarán habilitadas hasta que
comience la simulación del tren, por lo que las opciones posibles se explicarán
más adelante.
Figura 73: Menú recorrido
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1.2.3 EL MENÚ AYUDA
El menú Ayuda da respuesta a las preguntas más frecuentes acerca del
simulador y su desarrollador.
Figura 74: Menú ayuda
Haciendo clic en ―Ayuda‖ se muestran las opciones de:
- Manual de Usuario: Se muestra un archivo pdf con este manual que podrá
consultar el usuario en cualquier momento de la simulación.
- Acerca de: Aparece una pequeña ventana con la información del programa. Para
cerrarla basta con pulsar el botón ―Aceptar‖.
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Figura 75: Ventana acerca de
1.3 ELECCIÓN DE TREN Y LÍNEA.
La primera ventana que aparece automáticamente en el simulador tras la
de bienvenida, es la de ―Elección del tren y línea‖. En ella el usuario deberá
escoger qué tren desea simular y por qué línea desea que realice el recorrido.
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Figura 76: Pantalla elección de tren
Se muestran los nombres de las series de los trenes que existen desde un
principio en la base de datos de la aplicación. Para realizar la simulación de uno
de ellos basta con hacer clic en el elegido.
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Figura 77: Pantalla elección de línea
Por el contrario, el usuario puede escoger la opción ―Nuevo Tren‖ para
introducir las características del tren que él desee. En este caso, se muestra un
cuadro de texto vacío, para que el usuario escriba el número de la serie que va a
simular. El nombre deberá constar únicamente de 4 números.
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Figura 78: Pantalla elección de nuevo tren
El programa comprueba, en el caso de que se escoja la opción ―Nuevo
Tren‖, que el número de la serie introducida, sea correcto.
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Figura 79: Comprobación de elección de tren 1
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Figura 80: Comprobación elección de tren 2
Cuando se selecciona una serie con el ratón, aparecen en la casilla de la
derecha las líneas por las que la serie escogida puede circular.
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Figura 81: Elección de una línea para un tren establecido
De la misma manera que con el modelo de tren, el usuario puede escoger
la opción ―Nueva Línea‖ para configurar un recorrido distinto para su simulación.
Al igual que en el caso de la serie, aparecerá una casilla en blanco para que el
usuario introduzca el número de línea y el programa comprobará que se trata de
un dato numérico correcto.
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Figura 82: Introducción de nueva línea
Una vez introducido un modelo de tren y una línea, ya sean de la base de
datos, o de nueva configuración por el usuario, el botón ―Aceptar‖ se habilitará
para tras pulsarlo, pasar a la siguiente ventana.
1.4 CONFIGURACIÓN CARACTERÍSTICAS DEL TREN
En el caso de haber escogido en la ventana anterior la opción ―Nuevo
Tren‖ (figura 76), tras pulsar el botón ―Aceptar‖, se mostrará la pantalla de
―Configuración de las características del Tren‖ para que el usuario pueda
introducir los datos necesarios para la simulación.
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Figura 83: Configuración características del tren
Las tablas se muestran rellenas con los datos de una serie estándar para
que el usuario no tenga más que cambiar aquellas características en las que se
diferencie su serie elegida, y que previsiblemente no serán muchas.
1.4.1 CARACTERÍSTICAS DEL TREN.
En la tabla superior (figura 81) de la Pantalla de ―Configuración de las
Características de un Tren‖ se deben modificar los datos que caracterizan a la
unidad de tren:
Longitud: Longitud de la unidad de tren en metros.
Tara: Peso del tren vacío en toneladas
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CargaMax: Porcentaje respecto a la tara que indica la carga máxima que
puede llevar el tren.
PesoInercias: Masa de las inercias en porcentaje respecto a la masa en
vacío. Tiene en cuenta la energía del motor empleada en el movimiento de
las masas rotativas del tren.
tDerivaFreno: Valor que simula el tiempo de respuesta de los motores del
tren cuando se cambia la orden de conducción de deriva a freno.
tFrenoFreno: Valor que simula el tiempo de respuesta de los motores del
tren cuando se cambia la orden de freno.
tTracDeriva: Valor que simula el tiempo de respuesta de los motores del
tren cuando se cambia la orden de conducción de tracción a deriva.
tTracFreno: Valor que simula el tiempo de respuesta de los motores del
tren cuando se cambia la orden de conducción de tracción a freno.
tTracTrac: Valor que simula el tiempo de respuesta de los motores del tren
cuando se cambia la orden de tracción.
A: Coeficiente de la Fuerza de resistencia aerodinámica debido a la
resistencia a la rodadura.
B: Coeficiente de la Fuerza de resistencia aerodinámica debido al
rozamiento.
C: Coeficiente de la Fuerza de resistencia aerodinámica que modela dicha
resistencia.
Figura 84: Características del tren
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1.4.2 INTRODUCCIÓN DE CARACTERÍSTICAS DE TRACCIÓN
En esta tabla se deben introducir los puntos de la curva de Tracción y de
Intensidad que se absorbe, del tren que se quiere simular, en función de la
velocidad. Un ejemplo de curva de tracción y freno de un tren se muestra en el
Capitulo 2, Motores de Tracción Eléctrica. En ella se deben introducir los datos
de:
Velocidad: Velocidad del tren en km/h.
Fuerza: Fuerza de los motores en llantas en kN.
Intensidad: Corriente en Amperios que se absorbe de la red en la tracción.
Figura 85: Introducción características de tracción
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1.4.3 CARACTERÍSTICAS DE FRENO NEUMÁTICO.
Se introducen en esta tablalos valores de presión de los cilindros de freno para
cada tipo de frenado.
Frenado: Estado del freno neumático, ya sea este aflojado, de emergencia,
de retención o en escalones de freno moderable entre el valor máximo
introducido (―MaxEscalón‖) y el mínimo (―MinEscalón‖)
Presión: Valor de presión en bar para los estados anteriores de frenado.
Figura 86: Introducción datos freno neumático
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1.4.4 CARACTERÍSTICAS DE FRENO ELÉCTRICO.
En esta tabla se deben introducir los puntos de la curva de Freno eléctrico y de
Intensidad que se genera en el frenado, del tren que se quiere simular, en función
de la velocidad, los cuales serán:
Velocidad: Velocidad del tren en km/h.
Fuerza: Fuerza de los motores en llantas en kN.
Intensidad: Corriente en Amperios que se devuelve a la red o se consume
en las resistencias durante el frenado.
Una vez introducidos todos los datos, se pulsa el botón ―Aceptar‖ para pasar a la
siguiente interfaz.
Figura 87: Introducción de freno eléctrico
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1.5 CONFIGURACIÓN DEL TRAYECTO
En el caso de haber escogido en la ventana de ―Elección de tren y línea‖ la
opción ―Nuevo Línea‖ se muestra la pantalla de ―Configuración del Trayecto‖
para que el usuario pueda introducir los datos característicos de la vía. Esta
pantalla se mostrará, bien después de la de ―Configuración de las Características
del Tren‖ si se escogió simular un ―Nuevo tren‖, o bien después de la de
―Elección de tren y línea‖, si por el contrario se eligió una ―Nueva Línea‖ con un
modelo de tren de la base de datos.
Figura 88: Introducción datos de trayecto
Inicialmente se muestran dos tablas con los datos de una línea estándar para que el
usuario no tenga que partir de cero a la hora de introducir los valores. Cada tabla
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muestra las características de una interestación, es decir, del tramo de vía
comprendido entre una estación, y la siguiente.
Los datos que deberán introducirse son:
PuntoKm: Punto kilométrico de la vía, en metros, en el que existe algún
cambio en el perfil, ya sea en pendiente, o en radio de curva.
Curva: Radio de la curva de la vía en metros para el punto kilométrico
anterior.
Pendiente: Pendiente del terreno en % para el punto kilométrico anterior.
Vmax: Velocidad máxima de circulación permitida en función de las
características de la vía para cada punto kilométrico, en función de los
circuitos de vía y la posición de la estación.
Una vez introducidos los datos de las dos tablas, es decir, de las dos primeras
interestaciones, se pulsa el botón ―Siguiente‖ para rellenar, de la misma manera,
los datos de dos interestaciones más.
Tras finalizar la introducción de datos de las cuatro interestaciones, se puede
pulsar el botón ―Aceptar‖ para pasar a la siguiente ventana.
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Figura 89: Introducción datos de trayecto 2
1.6 CARGA Y CONFIGURACIÓN DE ASFA
A esta interfaz se puede llegar desde tres caminos:
Tras pulsar el botón ―Aceptar‖ en la pantalla de ―Elección de tren y línea‖
en la que se escogió un modelo de tren y una línea de la base de datos.
Tras pulsar el botón ―Aceptar‖ en la pantalla de ―Configuración de las
Características del Tren‖ si se escogió la opción de simular un ―Nuevo
Tren‖ pero una línea de la base de datos.
Tras pulsar el botón ―Aceptar‖ en la pantalla de ―Configuración del
Trayecto‖ si se escogió en la pantalla de ―Elección de tren y línea‖ la
opción de simular una ―Nueva Línea‖ independientemente del tren
escogido.
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Figura 90: Pantalla configuración carga y ASFA
En esta pantalla se debe introducir el valor de la carga, en tanto por ciento
respecto a la carga máxima, que llevará el tren para su simulación. El programa
comprobará que los datos introducidos son correctos y si no lo son mandará un
mensaje de error.
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Figura 91: Error introducción de carga
Además de la carga, se debe introducir el número de Cantones, los cuales
se encuentra el tren posterior, este número se debe encontrar entre 1 y 8; si no se
encuentra en este intervalo se enviará al usuario un mensaje de error.
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Figura 92: Error introducción cantones
Si tanto la carga como el número de cantones son los correctos se podrá
pulsar el botón ―Aceptar‖ finalizando la introducción de los datos.
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Capítulo 2 LA CABINA DE CONDUCCIÓN.
Tras la introducción de datos, se llega por fin al simulador propiamente
dicho. Se trata de la representación de la cabina de conducción de una unidad de
tren. A continuación se describirán los elementos que la componen y su
funcionamiento.
Figura 93: Pantalla cabina de simulación
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2.1 PANEL DE PUESTA EN SERVICIO
Antes de la conexión del panel de puesta en servicio hay que conectar una
serie de elementos que constan de tres botones de conexión (rojos) y tres de
desconexión (verdes) que se corresponden con: llave para conectar el interruptor
principal, subida del pantógrafo y conexión del disyuntor principal. Después de
esto iremos al panel de puesta en servicio.
Figura 94: Panel de conexión primario
El panel de puesta en servicio consta de nueve botones de conexión (rojos)
y nueve de desconexión (verdes) que se corresponden con: la batería, los sistemas
auxiliares, el compresor auxiliar, el convertidor, el compresor principal, el
alumbrado, el aire acondicionado, la megafonía y el freno de estacionamiento.
Cuando se actúa sobre ellos pinchando con el ratón, cambian de color simulando
su iluminación.
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Figura 95: Panel de puesta en servicio
2.2 LA MANETA DE INVERSIÓN DE MARCHA
También conocida como ―Rana‖ se utilizará para simular la preparación de
los motores para la tracción. Se maneja desplazando la barra con el ratón, hacia
delante o hacia atrás.
Se habilitará cuando se haga una conexión correcta del panel de mando.
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Figura 96: Maneta de inversión de marcha
2.3 LA SETA DE PARO DE SECUENCIA.
Este botón simula la Seta de Paro de Secuencia de la cabina de
conducción. Su actuación haciendo clic con el ratón, puede provocar el cambio de
los botones del Panel de Puesta en Servicio como se verá más adelante.
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Figura 97: Seta de paro de secuencia
2.4 SETA DE EMERGENCIA.
La Seta de Emergencia se encarga de detener el tren en caso de una
incidencia.
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Figura 98: Seta de emergencia
Actuando sobre la Seta de Emergencia con el ratón, se simula su
enclavamiento y tras una nueva actuación, su desenclavamiento.
Figura 99: Seta sin enclavar.
Pero si la pulsamos se queda enclavada y aplica freno de emergencia.
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Figura 100: Seta enclavada
2.5 REGULADOR DE MANDO.
Esta palanca funciona de la misma manera que la ―Rana‖, desplazando el
indicador con el ratón, hacia delante para traccionar, o hacia atrás para frenar.
El cuadro de texto próximo, muestra el valor de tracción (positivo) o
frenado (negativo) en %. La última muesca inferior se corresponde con el ―Freno
de Emergencia‖ y se indicará con el texto ―Emer‖ en dicho cuadro.
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Figura 101: Regulador de mando
2.6 PULSADORES DE PUERTAS Y SELECTOR DE VÍA.
El Selector de Vía simula un conmutador que se puede mover simplemente
pinchando encima con el ratón. Por cada clic, se moverá una posición.
Posición 0: Apertura de puertas no habilitada.
Posición 1: Se habilita la apertura de puertas de la vía 1 (izquierda).
Posición 2: Se habilita la apertura de puertas de la vía 2 (derecha).
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Figura 102: El selector de vía
Existen además 6 pulsadores de puertas, 3 por cada lado de la vía
“Selec Izq/Dcha”: El botón orrespondiente al lado de vía seleccionado
con el Selector de Vía se iluminará indicando que debe pulsarse para poder
abrir las puertas de dicho lado.
“Cerrar”: Si las puertas están abiertas, se cerrarán haciendo clic sobre
este botón.
“Abrir”: Tras pulsarse el botón ―Selec Izq‖ o ―Selec Dcha‖ se ilumina el
pulsador correspondiente al lado seleccionado indicando que puede
activarse para abrir las puertas.
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Figura 103: Los pulsadores de puertas
2.7 EL SILBATO.
Haciendo clic sobre el botón ―Silbato‖ suena el claxon del tren.
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Figura 104: El silbato
2.8 EL MANÓMETRO.
La aguja del Manómetro indicará al comienzo de la simulación, presión 0
en los cilindros de freno. Cuando se conecte el Freno de Estacionamiento o se
comience la marcha del tren, la aguja roja indicará la variación de presión.
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Figura 105: El manómetro
2.9 EL VELOCÍMETRO.
El Velocímetro mostrará una franja amarilla que indique la velocidad
simulada en km/h.
Figura 106: El velocímetro
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2.10 LA GRÁFICA DE VELOCIDADES
Desde el momento en que la Interfaz de Cabina aparece, se muestra una
ventana ―Velocidades‖ donde se dibuja la gráfica de velocidad máxima para cada
punto kilométrico de la línea escogida.
Figura 107: Ventana de velocidades
2.11 LA GRÁFICA DE INTENSIDADES.
Aparece además una ventana ―Intensidad‖ ,en este caso vacía, donde el eje X
muestra la distancia en metros de la interestación que se está simulando, al igual
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que la ventana ―Velocidades‖. Cuando la simulación comience, se mostrará una
gráfica con los valores de corriente absorbidos o generados según el caso.
Figura 108: Gráfica intensidades
2.12 VENTANA DE INFORMACIÓN DE ESTADO (IE)
Esta ventana situada en el centro de la pantalla muestra en todo momento
la información de las acciones que se están realizando y los posibles errores que
cometa el usuario en la simulación.
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Figura 109: Ventana información de estado
2.13 EL INDICADOR DE CONSUMO
Se trata de un pequeño indicador que informa en todo momento del
consumo acumulado del tren en kWh según la simulación que se realice.
Figura 110: Indicador de consumo
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2.14 EL VATÍMETRO.
El Vatímetro se encarga de proporcionar en todo momento la energía
consumida por el tren (siendo positiva) o generada por éste durante el frenado
(negativa), la unidad utilizada es el Kw.
Figura 111: El vatímetro
2.15 EL ESFUERCÍMETRO
El Esfuercímetro se encarga de proporcionar el esfuerzo provocado por el
tren durante la aceleración de este (esfuerzo positivo) o durante su frenado
(esfuerzo negativo), la unidad utilizada son los KiloNewtons (k N).
Figura 112: El esfuercímetro
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2.16 EL ASFA
En la cabina hay varios elementos relacionados con el ASFA. El sistema
ASFA de se encarga de aumentar la seguridad del tren a través de:
Señales luminosas en la vía que irán saliendo a medida que avanza
el tren y dependiendo a cuantos cantones de distancia está el
siguiente tren.
Figura 113: Señales luminosas ASFA
Pulsador de reconocimiento ASFA, que se habilitará cuanto
veamos una señal en amarillo para saber que tenemos que actuar y
frenar y que delante tendremos una señal en rojo.
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Figura 114: Pulsador reconocimiento ASFA
Indicador máxima velocidad ASFA: este indicador irá mostrando al
maquinista la máxima velocidad a la que podrá ir y si pasa aplicará
freno de emergencia.
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Figura 115: Indicador máxima velocidad ASFA
2.17 EL RELOJ.
En el extremo opuesto al ―Indicador de Consumo‖ se muestra un reloj que
iniciará su cuenta cuando el tren comience su marcha, y se detendrá cuando el
usuario detenga el tren o éste se pare por aplicación del Freno de Emergencia en
tiempo de simulación.
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Figura 116: El reloj
2.18 EL DISPOSITIVO DE HOMBRE MUERTO
Este dispositivo se deberá pulsar como mínimo una vez cada 25 segundos
para saber el tren que al maquinista no le pasa nada. Si no se pulsa pasado ese
tiempo se aplicará freno de emergencia.
Figura 117: Hombre muerto
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2.19 PALANCA DE VALOR DE RÉGIMEN
Esta palanca sirve para poner un tope de velocidad, es decir, por mucho
que tracciones si con el valor de régimen he puesto que a 50km/h no superará esa
velocidad. Si el valor de régimen está por debajo de la velocidad del tren, el trne
frenará hasta llegar a ese valor.
Figura 118: Valor de régimen
2.20 MANIPULADOR DE FRENO
Esta palanca sirve para aplicar freno neumático y eléctrico. Si con la
palanca de freno eléctrico no tenemos suficiente freno se debe aplicar freno con
esta palanca.
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Figura 119: Manipulador de freno
2.21 MENÚ DE INCIDENCIAS
Este menú está en la parte superior de la pantalla principal. Aquí podremos
elegir entre una serie de averías e incidencias para que se simule de acuerdo con
esa avería.
Figura 120: Menú de incidencias
Según la incidencia que se haya escogido saldrá en una pantalla a la
izquierda de la cabina indicando la avería.
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Figura 121: Ventana de incidencias.
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Capítulo 3 FUNCIONAMIENTO Y MANEJO DEL
SIMULADOR
En este capítulo se mostrará cómo se tiene que hacer una simulación,
cómo conectar todos los equipos, como guardar resultados, etc.
3.1 LA CONEXIÓN DE LOS EQUIPOS
Lo primero que se debe hacer al aparecer la Interfaz de Cabina, es realizar
la conexión de los equipos del tren pulsando en los botones ―CON‖ (rojos).
La conexión correcta se realiza haciendo clic una vez sobre cada uno de
los botones rojos que se irán iluminando tras ser pulsados, siempre en orden de
izquierda a derecha y sin saltarse ninguno. En la IE se irá mostrando el equipo
conectado tras pulsar cada botón.
Si la secuencia de conexión fuera incorrecta, los pulsadores de nuevo
volverían a su estado inicial y en la IE se indicaría que debe comenzarse de nuevo
la secuencia de conexión.
Si el usuario por ejemplo, se salta uno de los botones, podrá interrumpir la
secuencia pulsando la ―Seta de Paro de Secuencia‖ y comenzar de nuevo.
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Figura 122: Secuencia de marcha correcta
Cuando se pulsa el último botón rojo ―Freno de Estacionamiento‖, el tren
emite un sonido neumático y la aguja del ―Manómetro‖ se desplaza indicando el
aumento de presión.
3.2 CONEXIÓN DE LOS MOTORES.
Tras la correcta conexión de los equipos del tren, la ―Rana‖ se habilita
precisando ser desplazada hacia delante para conectar los motores y disponerlos
para traccionar hacia delante. La IE muestra la información de que los motores
están preparados para la tracción.
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3.3 APERTURA Y CIERRE DE PUERTAS
Tras la conexión de los motores, el tren cumple las condiciones para que se
puedan abrir las puertas:
- Motores preparados para la tracción.
- Velocidad 0
Por tanto se puede realizar la apertura de puertas, para ello habrá que
seguir los siguientes pasos:
1. Mover el ―Selector de Vía‖ hasta que indique el lado de apertura de
puertas deseado.
2. Pulsar el botón ―Selec Izq‖ o ―Selec Dcha‖ según corresponda, que estará
iluminado.
Figura 123: Botón selección de puerta
3. Pulsar el botón ―Abrir‖ que se habrá iluminado. El tren emitirá un sonido
de apertura de puertas.
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Figura 124: Botón abrir
Por último, se podrán cerrar las puertas pulsando el botón ―Cerrar‖ del
lado correspondiente. El simulador emitirá un sonido de cierre de puertas. En todo
momento, además, se muestran en la IE, los pasos realizados.
3.4 LA CONDUCCIÓN Y LOS RESULTADOS
Una vez cerradas las puertas, se puede comenzar con la simulación de
marcha. Para ello deberá moverse el Regulador de Mando hacia delante o hacia
detrás, dependiendo hacia donde queremos ir, tanto como se quiera traccionar.
El tren comenzará su movimiento viéndose el recorrido por pantalla
mediante la pantalla video y reflejándose en la ventana ―Velocidades‖ donde se
irá representando la velocidad real de simulación para cada punto kilométrico y en
la ventana ―Intensidad‖ donde se mostrará una gráfica con la corriente que
absorba o genere el tren, también para cada punto kilométrico. Además, la
velocidad se mostrará en el Velocímetro. El Indicador de Consumo, el Reloj, el
vatímetro y el Esfuercímetro también irán cambiando sus valores dinámicamente,
también el Indicador de Velocidad máxima del ASFA irá variando dándonos la
velocidad máxima del tren. También dependiendo a cuantos cantones esté el
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siguiente tren se nos irá informando mediante señales luminosas los que debemos
hacer.
Actuando sobre el Regulador de Mando, la aplicación simulará la
respuesta del tren, mostrándoselo en todo momento al usuario mediante las
ventanas y los indicadores señalados.
Figura 125: Simulador en funcionamiento
Tanto si se desplaza el Regulador de Mando hacia abajo del todo, lo que
indica frenado de emergencia, como si se supera la gráfica de velocidad máxima,
no se activa el hombre muerto o se pulsa la Seta de Emergencia el simulador
dejará de responder a las órdenes del usuario, frenando el tren con freno máximo
hasta su parada total.
Una vez parado el tren, por orden del usuario o por aplicación del freno de
emergencia, el reloj de la simulación también se detendrá. Es imposible reiniciar
la marcha del tren desde la parada. Para continuar simulando será preciso acudir al
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menú ―Recorrido‖ y hacer clic sobre la opción ―Reiniciar recorrido actual‖ (que
en este proyecto no está habilitada) .Entonces se cerrará la Interfaz de Cabina, y se
mostrará un cuadro de diálogo pidiendo confirmación al usuario. Pulsando ―No‖,
se volverá al estado anterior mientras que pulsando ―Sí‖ se mostrará un nuevo
cuadro de diálogo que pregunte al usuario si desea generar un archivo de
resultados.
Figura 126: Confirmación de archivo de resultados
Si se desea generar un archivo de resultados, se abrirá un libro de
Microsoft Excel en el que se escribirán todos los datos de la simulación realizada
así como las gráficas obtenidas. El usuario podrá escoger dónde guardar este
archivo.
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Figura 127: Tabla de resultados
3.5 LA DESCONEXIÓN
En todo momento el usuario podrá finalizar la simulación mediante el
menú ―Programa‖ o con el botón que toda aplicación Windows muestra en su
esquina superior derecha. Antes de cerrarse la aplicación, si se había comenzado
la simulación, se le preguntará al usuario si desea generar el archivo de resultados.
Sin embargo, se puede realizar la desconexión real del tren una vez
finalizada la simulación. Para ello es necesario que el tren esté detenido y la
correcta actuación sobre los pulsadores ―DES‖ (verdes) del Panel de Puesta en
Servicio. La desconexión correcta se realiza haciendo clic una vez sobre cada uno
de los botones verdes que se irán iluminando tras ser pulsados, siempre en orden
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de derecha a izquierda y sin saltarse ninguno. En la IE se irá mostrando el equipo
desconectado tras pulsar cada botón.
Figura 128: Desconexión del panel de puesta en marcha
Si la secuencia de conexión fuera incorrecta, los pulsadores de nuevo
volverían a su estado inicial y en la IE se indicaría que debe comenzarse de nuevo
la secuencia de desconexión. Si por el contrario, la desconexión fue correcta, se
―apagarán‖ todos los pulsadores del Panel de Puesta en Servicio y la simulación
habrá acabado.