Estudio sobre la compatibilidadde un sistema de metro ligerocon la red del metropolitano y

cercanías de Madrid

Margarita Novales OrdaxAlfonso Orro Arcay

Miguel Rodríguez Bugarín

E.T.S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos

Universidad deLa Coruña

Universidad deCantabria

UniversidadPolitécnicade Valencia

Entes promotores y observadores:

Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (CICYT).Proyecto de Investigación y Desarrollo Tecnológico:

TRA99-0291

1

1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El problema que se plantea consiste en la compatibilización de un sistema de metro ligero conel sistema de metropolitano o de cercanías de Madrid.

Este problema surge debido a la aparición de varios proyectos de líneas de metro ligero en lasafueras de Madrid, en zonas en las que existen también las redes de metro y cercanías, por loque se pensó que la compatibilización de estos sistemas, haciendo que el metro ligero seacapaz de introducirse por las líneas de uno u otro, podría mejorar la penetración del primerohasta el centro urbano, y por tanto potenciar su utilización.

2 EL TREN-TRANVÍA

Como es sabido, los vehículos de metro ligero convencional o tranvía circulan “a la vista”,integrados con el tráfico urbano o en vías segregadas. Su explotación no exige altasvelocidades sino elevadas prestaciones de aceleración y deceleración y, en consecuencia, undiseño más ligero de los vehículos.

Por el contrario, los vehículos ferroviarios convencionales circulan normalmente en víassegregadas sin apenas interferencia con otros modos de transporte (aparte de los pasos anivel). La seguridad de la circulación se encomienda a un sistema de señalización. Los desvíosy las señales están controlados desde un centro de control del tráfico y normalmente no sepueden accionar aisladamente. Este nivel de control proporciona un régimen de explotaciónmuy seguro que permite una relativamente alta velocidad máxima. La vía reservada haceposible la operación de trenes largos y pesados. Ello permite un aumento de la capacidad detransporte y un mayor nivel de confort. Como contrapartida se tiene una menor capacidad deaceleración y frenado, lo que limita el número de paradas.

Si combinamos ambos sistemas obtenemos un nuevo concepto, conocido como tren-tranvía,que consiste en hacer circular un vehículo de metro ligero, especialmente adaptado, tanto porlas vías urbanas que le son propias (pertenecientes a un sistema tranviario existente o denueva creación), como por las vías del ferrocarril convencional.

3 BREVE HISTORIA

El interés por este nuevo concepto de transporte ferroviario comienza en Karlsruhe, Alemania.Allí el tranvía urbano había prolongado sus servicios a lo largo de las vías de un ferrocarril localde vía estrecha en 1957. Éste fue convertido a ancho estándar y los servicios directoscomenzaron utilizando tranvías convencionales. Aunque en Alemania existe diferentenormativa para los ferrocarriles y los tranvías, Karlsruhe encontró una manera de conciliarambas. Entre 1979 y 1989 la ruta fue extendida progresivamente, compartiendo vías con unalínea de mercancías de los Ferrocarriles Federales Alemanes (DB).

En 1992 se dio un nuevo paso, llegando al concepto de tren-tranvía. Karlsruhe utiliza tranvíasbitensión que ahora operan sobre las rutas de la DB que también son utilizadas por los trenesde pasajeros regionales. A partir de este momento, se han venido estudiando y desarrollandonumerosos proyectos con este tipo de explotación en muy diversas ciudades europeas.

4 CARACTERÍSTICAS ESENCIALES

Como se ha indicado, se trata de vehículos modificados de metro ligero. En los siguientesepígrafes se muestran algunas de las adaptaciones técnicas características que se realizan eneste tipo de vehículos con respecto a los metros ligeros normales:

4.1 Tensión de electrificación para tracción

Se trata de una cuestión de singular importancia. La mayoría de los metros ligeros existentesen la actualidad tienen sus equipos de tracción diseñados para una tensión de 600 – 750 V CC.Por el contrario, en el caso de metro tenemos una tensión de 600 V CC, mientras que enmetrosur se establecerá una tensión de 1500 V CC, y la de cercanías de Renfe es de 3000 VCC.

2

Si la línea ferroviaria sobre la que se va a operar no está electrificada, no suele haberproblemas técnicos para electrificarla para la operación del metro ligero. En general, es posiblealcanzar las condiciones de gálibo para permitir a los vehículos ferroviarios convencionalespasar bajo el hilo de contacto del metro ligero sin elevar las estructuras existentes. Sinembargo, la empresa propietaria de la línea podría no aprobar la electrificación para metroligero, ya que esto puede crear una “barrera de entrada” para otros operadores potenciales detrenes que quieran utilizar la línea en el futuro.

En teoría también se podría instalar la electrificación del metro ligero en una ruta yaelectrificada mediante el uso de un tercer carril. No obstante, es necesario estudiar dichodiseño para permitir alimentar los vehículos de metro ligero (de caja más estrecha) respetandoel gálibo de los vehículos ferroviarios convencionales (de caja normalmente más ancha).

Para poder circular por líneas ferroviarias o de metro electrificadas en un voltaje superior esnecesaria la adaptación de los equipos de tracción del vehículo para conseguir que seanbitensión. El diseño de dichos equipos es complejo, ya que deben ajustarse para sualojamiento en el espacio existente disponible. En algunos casos puede ser apropiada lautilización de metros ligeros diesel, particularmente donde las rutas son largas, relativamentesegregadas y con poco tráfico. Vehículos similares podrían operar en los centros de ciudades ypueblos utilizando un sistema de tracción híbrido o almacenamiento de energía, hasta queestén disponibles otros dispositivos (como las celdas de combustible), que eviten laalimentación exterior del vehículo mediante cables o tercer carril.

4.2 Ancho de vía

Para realizar la compatibilización es necesario que los distintos sistemas (tranvía o metro ligeroy ferrocarril convencional o metro) tengan el mismo ancho de vía. En su defecto, será precisosolucionar esta cuestión mediante un tercer carril, una vía en estuche, o incluso mediantevehículos de ejes de ancho variable, de los cuales aún no existe ninguno desarrollado en elmercado tranviario. La solución a elegir dependerá de las circunstancias de cada caso, siendopreciso un riguroso estudio para seleccionarla.

En nuestro caso, el ancho de vía de los metros ligeros convencionales suele ser 1435 mm,mientras que el de metro y metrosur es de 1445 mm y el de cercanías de Renfe de 1668 mm.

4.3 Gálibo

En principio, las cajas de los vehículos de metro ligero son más estrechas que las de losvehículos ferroviarios pesados (ferrocarril convencional y metro). Sin embargo, es precisodestacar que las normas de buena práctica inglesas establecen la necesidad de realizar unacomprobación de la envolvente cinemática de cada tipo de vehículo, de manera que semantenga un gálibo de 50 mm entre el borde del andén y dicha envolvente.

Por otra parte, es posible tener problemas con el gálibo inferior en caso de que los vehículosdel metro ligero sean, como es la tendencia actual, de piso bajo.

4.4 Tipo de carril / perfil de llanta

La interfaz rueda-carril es el elemento básico del movimiento de los vehículos ferroviarios.Generalmente, el conjunto de dimensiones específicas de la rueda (por ejemplo distancia entrelas dos pestañas, ancho de la llanta y ángulo de conicidad, altura de la pestaña de la rueda) delos vehículos de ferrocarril convencional y de metro ligero son diferentes. Ello se debe a que lagarganta de los carriles tranviarios es relativamente estrecha y poco profunda para no crearproblemas importantes a los usuarios de las calles (peatones, bicicletas, motos, etc.). Losdiámetros de las ruedas de los metros ligeros son más reducidos, típicamente en el rango de500 – 750 mm (nuevos), y las ruedas de algunos diseños modernos de piso bajo son inclusomenores (por ejemplo 375 mm). Si estos vehículos circulan sobre vías de ferrocarrilconvencional pueden descarrilar en los desvíos y en las travesías, ya que las medidas de lasentrecalles del corazón del cruzamiento y de los contracarriles no garantizan un guiado segurodel eje, debido al reducido espesor de las pestañas de las ruedas. Por lo tanto, todas estasdimensiones tienen que ser comprobadas para su compatibilidad con las dimensionesferroviarias planeadas o existentes, para prevenir cualquier riesgo de descarrilamiento delvehículo.

3

Se debe desarrollar un perfil de rueda capaz de circular sobre perfiles de carril distintos, condistinta inclinación, minimizando el ruido y el desgaste. Se debe analizar el conjunto tipo decarril e inclinación–llanta del vehículo, que determina la conicidad equivalente, estudiando losproblemas que pueden plantearse en ambos sistemas (vía y vehículo), para evitar losdesgastes localizados y la alteración de las condiciones de marcha de los vehículos.

4.5 Resistencia estructural de la caja

Como es conocido, se entiende como seguridad pasiva la protección de las personasimplicadas en una colisión. La seguridad activa se refiere al nivel de prevención de que ocurrauna colisión.

Como ya se ha comentado, los vehículos de metro ligero ofrecen un nivel más alto deseguridad activa que los ferrocarriles convencionales, pero normalmente no cumplen losrequisitos de los vehículos ferroviarios en lo que se refiere a la rigidez de las cajas, según loque indican las circulares informativas UIC 617-5, 625-7 y 631 (seguridad pasiva). La referidascirculares de la UIC exigen que la caja del vehículo sea capaz de soportar un esfuerzo en eltope de 1.500 kN. Los tranvías convencionales franceses alcanzan 200 kN. Los vehículos detren-tranvía utilizados en Alemania soportan 600 kN.

British Rail Research realizó un estudio sobre la posibilidad de construir metros ligeros quecumpliesen los estándares ferroviarios de resistencia al choque. La conclusión final fue que, enla situación actual de la técnica, ello no era posible. Los factores clave a tener en cuenta son elrequisito de que el conductor tenga una buena visibilidad del tráfico de la calle a su alrededor, yvariaciones en las alturas de piso y en las dimensiones del vehículo.

En general se ha aceptado que estos vehículos no cumplan los estándares normales deresistencia al choque para material móvil ferroviario, resolviendo el problema desde un puntode vista de valoración de riesgo. Los proyectos que implican la interoperabilidad de los metrosligeros deben ser diseñados, operados y administrados de manera que el riesgo para unpasajero no sea mayor que en cualquier otro lugar de la red ferroviaria.

4.6 Sistemas de seguridad y comunicaciones

La introducción de un vehículo ligero compartiendo la vía no debe disminuir el nivel deseguridad del sistema. Para proporcionar una separación de trenes absolutamente segura, sepueden poner en práctica diferentes medidas, actuando en el vehículo, en la infraestructura yen la operación. Siempre que sea posible los vehículos que utilicen vías compartidas estaránequipados con dispositivos de operación compatibles (por ejemplo ATP, protección automáticadel tren) y la infraestructura tiene que proveer también a estos sistemas, de manera que losvehículos sean perceptibles y sean capaces de interpretar la señalización existente en cadaámbito de operación.

4.7 Acceso de viajeros

Puede ser necesario adaptar los andenes existentes de una vía compartida para hacer segurala operación de los dos tipos de vehículos, mejorando la accesibilidad. El reducido ancho de lacaja de los vehículos de metro ligero puede ser compensado por medio de escalonesretráctiles. La demanda de embarques y desembarques a nivel y sin lagunas hace lassoluciones técnicas más complicadas, especialmente si las alturas de piso (o de andén) yanchos de los vehículos son diferentes.

4.8 Compatibilidad funcional de los distintos vehículos

Finalmente, es preciso estudiar para cada caso puntual diversos dispositivos del vehículo ligeroque deben acomodarse a su operación sobre vías compartidas. A título de ejemplo,indiquemos, entre otros, los siguientes:

q Pantógrafo. Debe permitir la captación de corriente tanto en el ámbitourbano (normalmente, a partir de un hilo tranviario) como en el ámbitoferroviario convencional (a partir de una catenaria).

4

q Enganche. En caso de avería, deberá existir un manso apto para acoplarlos enganches, de manera que se permita un remolque de emergencia porparte de un vehículo ferroviario convencional.

q Señalización del vehículo. La disposición de luces del vehículo deberá sercompatible con la prescrita por la administración ferroviaria propietaria de lavía compartida.

5 REALIZACIONES

A continuación se estudian las explotaciones que están en marcha o en fase de ejecución eneste momento.

5.1 Karlsruhe (Alemania)

El área metropolitana de Karlsruhe tiene una población de 550.000 habitantes. Sucaracterística más representativa a la hora de entender el fenómeno del tren-tranvía es que suestación ferroviaria principal está situada en la periferia de la ciudad, del orden de 2 km al surdel centro. Así, los viajeros que utilizaban el ferrocarril para llegar desde la región al centrourbano tenían que realizar un transbordo en la misma, y pasar al sistema tranviario o deautobuses. Este hecho penalizaba el transporte ferroviario regional, ya que el necesariotransbordo era mal valorado por el usuario en su percepción de la calidad del servicio prestado.Al objeto de potenciar la movilidad regional, se pensó en eliminar dicho transbordo realizandoservicios directos hacia o desde Karlsruhe mediante tranvías que utilizan la infraestructuraferroviaria convencional existente.

La primera línea ferroviaria en la que se introdujeron vehículos de tranvía fue la de Karlsruhe –Bretten – Gölshausen, con una longitud de 30,2 km, que se abrió el 27 de septiembre de 1992.El éxito de este sistema animó a iniciar este tipo de servicio en otras líneas en el entorno deKarlsruhe (ver figura 1).

Las condiciones previas que debían cumplirse para que este sistema con vías compartidasfuncionase de forma adecuada eran las siguientes:

q Debían utilizarse vehículos que pudieran circular por las vías del metro ligero en elárea urbana y por las vías del ferrocarril convencional de la DB en el ámbitoregional. Se debía garantizar la compatibilidad del material rodante así como laseguridad.

q Se debían cumplir dos normas distintas, como son las reglamentaciones paraconstrucción y explotación de las redes urbanas de tranvías (BOStrab) y de lasredes de ferrocarril (EBO). q Las diferentes redes tenían que estarconectadas.

q La nueva red debía incorporar la construcción de nuevas paradas a lo largo de laslíneas de ferrocarril convencional existentes, que pueden servirse sin aumentar eltiempo de viaje gracias a la mejora de la aceleración de los vehículos de metroligero.

A continuación se señala la solución técnica que se le ha dado a alguno de los problemas decompatibilidad planteados, ya referidos a lo largo del epígrafe 3.

5

Red de Karlsruhe

Menzingen

OdenheimBad Schönborn

Heidelberg

Sinsheim

HeilbronnÖhringen

GölshausenBretten

Mühlackere, Stuttgart

Wilferdingen

Pforzheim

Mühlacker, Bietigheim-Bissingen,Stuttgart

Calw

BadWildbad

IttersbachBad Herrenalb

Ettlingen StadtEttlingenWest

Freudenstadt

Forbach

Gaggenau

Offenburg

Bühl

Baden-Baden

Rastatt

DurmersheimRheinste

t ten

Lauterbourg (F) Rhein

Wörth,Dorschberg

Wissembourg (F)W

örth

BadBergzabern W

inde

n

Land

au Ger

mer

shei

m

Pirmasens Neustadt/Weinstrasse

Speyer,Mannheim

Hochstetten

Leopoldshafen

Mannheim

Waghäusel

Graben-Neudorf

Bruchsal

Blankenloch

Jöhl ingen

Neureut Waldstadt

Rintheim

Europaplatz

Marktplatz

Durlach

Karlsruhe Hbf

Leyenda:

LRT urbano

LRT urbano y regional (CC)

LRT urbano y regional (CA/CC)

Explotación de la DB (pasajerosy/o mercancías)

LRT urbano + LRT urbanoy regional (CC) + LRT urbano yregional (CC/CA)

LRT urbano + LRT urbano y regional (CC)

LRT urbano y regional(CC/CA) + Explotación DBLRT urbano + LRT urbanoy regional (CC/CA)

LRT urbano y regional(CC) + LRT urbano y regional (CC/CA)Parada/Estación

Límites urbanos

Posible extensión

Figura 1: Red de Karlsruhe.

6

5.1.1. Electrificación

En Karlsruhe, las vías de la DB están electrificadas en 15 kV 16 2/3 Hz, mientras que las líneastranviarias urbanas están alimentadas en 750 V CC. Los ingenieros de ABB Henschel handiseñado y construido un sistema de electrónica de potencia basado en el chopper, con unformato extremadamente compacto, lo que permite introducirlo en el reducido espacio que hayen los vehículos. El equipamiento eléctrico adicional se instala en la sección central delvehículo. Un transformador y un rectificador convierten la corriente de 15 kV CA en 750 V CC yalimentan al equipamiento de corriente continua del vehículo. Esto convierte al tranvía en unvehículo de corriente alterna con su propia subestación rectificadora a bordo. Todo elequipamiento se instala sobre el techo o bajo el suelo, por lo que no se elimina espacio en elhabitáculo de pasajeros (ver figura 2).

En vía, en las zonas de transición entre la alimentación de corriente continua y alterna, elvehículo cambia automáticamente de tensión de alimentación sin que el conductor intervengamás que con la colocación del regulador de tracción en neutro. Automáticamente el vehículodetecta la nueva tensión de servicio y se prepara para ella. El conductor puede seguir estaoperación observando el voltímetro de tensión de línea y tres pictogramas de control en supupitre. Como el vehículo circula a la deriva mientras cambia de tensión de alimentación enuna sección neutra, dichas zonas se han colocado deliberadamente fuera de restriccionescomo señales, pasos a nivel y paradas.

5.1.2. Resistencia estructural de la caja

El vehículo cumple las exigencias de las normas de construcción y operación tanto paratranvías como para ferrocarriles. Sólo la resistencia longitudinal de 600 kN no está conformecon las circulares informativas UIC 617-5, 625-7 y 631. La justificación de este hecho ya se harealizado en el epígrafe 3.

5.1.3. Sistemas de seguridad y comunicaciones

Los automotores de Karlsruhe son los primeros vehículos urbanos que están dotados de dossistemas de seguridad diferentes: el sistema INDUSI (sistema de repetición de señales de laDB) y el sistema IMU, con parada automática, de los servicios de transporte de la ciudad deKarlsruhe (AVG) y de la compañía de transportes de la Albtal.

En la cabina del conductor, al lado del equipo embarcado de radio tren-tierra propio de la AVG,existe también el de transmisión de la DB. Gracias a este último equipamiento los conductoresse pueden anunciar a su entrada en línea, según la regulación de la DB, y dar igualmente laseguridad de “tren completo” (sin ruptura de enganche) a los agentes de circulación de lasestaciones, que no tienen que salir al andén para verificar la presencia de las luces rojas decola.

7

Figura 2: Unidades de potencia del vehículo de Karlsruhe.

8

5.1.4. Perfil de llanta

El punto que presenta problemas es el paso de la laguna del corazón de los aparatos de víaunificados de la DB, por dos motivos:

q por una parte, esta laguna es más larga que la de los aparatos de vía del tranvía,

q por otra parte, el contracarril opuesto a la punta del corazón se sitúa a unadistancia del carril que permite a la pestaña de la rueda, más delgada que la delmaterial ferroviario convencional, tropezar con este punto e incluso introducir larueda en la dirección para la que la aguja no está dispuesta.

En Karlsruhe se ha solucionado este problema mediante un perfil de llanta especial que sepresenta en la figura 3. Su funcionamiento consiste en que la pestaña estrecha cumpla losestándares normales de circulación tranviaria por la calle, pero la parte interna de la rueda, quees más ancha por encima del nivel de la superficie de la calle, contacte con el contracarril (queha de ser elevado) y cuya entrecalle está diseñada en función de las ruedas del ferrocarrilpesado (ver figura 4).

Figura 3: Perfil de llanta de Karlsruhe

Figura 4: Uso de contracarriles elevados y perfiles de llanta especiales

9

5.1.5. Alturas de andén

Para resolver el problema de la coexistencia de andenes altos en las líneas ferroviariasconvencionales (380, 550 y 760 mm) y el andén bajo en la ciudad (200 mm), así como el hechode que la caja del metro ligero es más estrecha que la del ferrocarril convencional, por lo queexiste una distancia horizontal excesiva al andén en las estaciones ferroviarias, el vehículodispone de unos escalones retráctiles de adaptación en función de la zona en la que seencuentre el mismo (ver figura 5).

Figura 5: Escalones retráctiles Karlsruhe

5.1.6. Resultados

Los resultados obtenidos después de la apertura de la primera línea de tráfico compartido enKarlsruhe fueron muy satisfactorios. Desde su apertura se produjo un aumento de pasajerosdel 479% (el número total de usuarios pasó de 553.660 a 2.554.976), de los cuales el 40% eranantiguos usuarios del vehículo privado. También aumentó el número de pasajeros los fines desemana.

La proporción de transporte público en la ciudad de Karlsruhe es del 17%. En las relacionesentre la ciudad y el resto de la región se alcanza aproximadamente el 50%, e incluso enalgunas rutas de mucho éxito se llega al 67%.

5.2 Saarbrücken (Alemania)

La ciudad de Saarbrücken, con 196.000 habitantes y 101.000 puestos de trabajo, constituye lacapital y centro económico del Land de Saar, cuya población supera el millón de habitantes.

El primer tronco de línea con vías compartidas, de Ludwigstrasse a Sarreguemines, seinauguró el 24 de octubre de 1997. En la figura 6 se presenta un esquema de la línea de metroligero.

Básicamente la tecnología utilizada en el caso de Saarbrücken es la misma que en el deKarlsruhe, aunque con dos particularidades: por una parte, la utilización de un vehículo de pisobajo, y por otra, el hecho de que en Saarbrücken los tranvías habían desaparecido desde 1965,por lo que no era necesario tener en cuenta las características previas de los tranvíasexistentes.

Al igual que en el caso de Karlsruhe, a continuación se pasa revista a algunas de lassoluciones más características.

10

Figura 6: Red de Saarbrücken

5.2.1. Electrificación

El problema de la electrificación se resuelve de la misma manera que en el caso de Karlsruhe,salvo en lo que se refiere a la longitud de la sección neutra de paso de una tensión a otra, cuyalongitud es ahora de 80 m en lugar de los 170 m adoptados en Karlsruhe.

5.2.2. Señalización y ayuda a la explotación

Salvo sobre el Köllertalbahn y la sección de Brebach a Sarreguemines, el tren-tranvía circulaprincipalmente en marcha a la vista, sin señalización, siguiendo las normas de la BOStrab. Sólodisponen de señalización los tramos de vía única.

El Köllertalbahn continúa siendo explotado como una línea férrea convencional, equipada conseñalización clásica (señal principal y avanzada). La detección de la ocupación de las vías seefectúa mediante dispositivos contadores de ejes.

En las vías de la DB se utilizan dispositivos de seguridad inductivos y con bloqueo automáticoluminoso, garantizando la seguridad de la explotación.

5.2.3. Perfil de llanta

Como el Saarbahn (metro ligero de Saarbrücken) es un sistema totalmente nuevo que no tieneque conectarse con vías urbanas preexistentes, ha sido posible elegir un perfil de rueda típicode los ferrocarriles alemanes, lo que permite evitar todo el problema de compatibilidad con lasinfraestructuras de la DB. (Ver figura 7).

11

Para no tener que equipar sus vehículos con ruedas que se desgastan más rápidamentedebido a su pestaña fina, Saarbrücken eligió para zona urbana un perfil de carril que acepta larueda ferroviaria. Dependiendo de la solución constructiva empleada en la vía, se utiliza el carrilde garganta Ph 37a o el S49 convencional de patín. (Ver figura 8).

Figura 7: Llanta Saarbrücken Figura 8: Carriles Saarbrücken

5.2.4. Alturas de andén

En la ciudad, dentro del viario urbano, los andenes de las estaciones están 350 mm por encimade la tabla de rodadura del carril. El borde del andén está a 1,40 m del eje de la vía, quedandouna laguna horizontal de 75 mm entre el umbral de la puerta y el andén (ya que el ancho de losvehículos es de 2,65 m). En las paradas que tienen también servicio de autobuses, la altura delandén se reduce a 200 mm.

Sobre los recorridos ferroviarios, los andenes están a la cota de 380 mm (conforme a la EBO) yel borde del andén está a una distancia de alrededor de 1,60 m del eje de la vía, quedando unalaguna horizontal de 275 mm. Ésta se cubre mediante el movimiento de un peldaño retráctil de197 mm de desarrollo, que reduce la laguna final a alrededor de 78 mm.

5.2.5. Piso bajo

La zona inferior del gálibo del tren-tranvía está a 75 mm de la vía, lo que permite al vehículopasar por encima de los aparatos de vía de la DB.

5.2.6. Resultados

La implantación del Saarbahn ha dado lugar a un aumento del uso de la línea. Así, diariamente,de lunes a viernes, 25.000 viajeros toman el Saarbahn, incluyendo los dos sentidos. Lasprevisiones realizadas suponían 11.000 viajeros por sentido. La puesta en servicio delSaarbahn se acompaña de un fuerte aumento del número de viajeros transportados en la zonasituada entre Kleinblittersdorf y Sarreguemines. La comparación de las cifras actuales con lasobtenidas en las encuestas realizadas en 1996, cuando la DB AG aseguraba el servicio deviajeros entre la estación de Saarbrücken y Sarreguemines, muestra un aumento del 400%.

12

Figura 9: Vehículo de Saarbrücken

13

5.3 Kassel (Alemania)

En Mayo de 1995 la línea tranviaria 5 se extendió a Baunatal en el suroeste, utilizando unalínea privada de mercancías que iba de Kassel a Naumburg. La diferencia de anchos de lascajas del vehículo tranviario y del ferroviario clásico hizo necesaria una solución especial en lasparadas, que consiste en desviar la línea tranviaria del eje de la vía, de forma que queda unasección con cuatro carriles (ver figura 10), y ambos sistemas pueden utilizar el mismo andén de20 cm de altura. El número de pasajeros diarios aumentó de 2.800 a 5.800.

Al este de la ciudad, las líneas tranviarias 4 y 8 se extendieron a Kaufungen Papierfabrik en1999. El número de pasajeros en esta corta sección aumentó en un 16% desde su apertura. Enla actualidad se están realizando trabajos en la Lossetalbahn desde Kaufungen Papierfabrik aHelsa. La línea de 14 km utiliza la antigua línea ferroviaria de la Waldkappeler Van, que seutiliza únicamente para tráfico de mercancías. Parte de la línea se convertirá a doble vía y seinstalará catenaria.

Estas extensiones forman parte de un plan bimodal más extenso para Kassel llamadoRegiotram. Este plan incluye un intercambiador en Kassel Hauptbahnhof (estación ferroviariaprincipal) y una nueva línea tranviaria en el centro urbano. Ello proporcionará una conexióndirecta desde el centro urbano hasta las ciudades y pueblos de los alrededores de Kassel. Unaprimera línea podría conectar el centro de Kassel con Hofgeismar y Warburg (a 30 km alnoroeste de Kassel). La línea sería operada por medio de vehículos similares a los deSaarbrücken.

La red del Regiotram planeada hasta el momento consistirá de ocho líneas (ver figura 11),algunas de las cuales tienen prevista su fecha de construcción para el año 2001 y 2002.

14

Figura 10: Estación con cuatro carriles.

15

Figura 11: Red de Kassel

16

5.4 Sunderland (Inglaterra)

Se pretende realizar una conexión entre Sunderland y Newcastle, aprovechando las líneasferroviarias de la Railtrack en el tramo Pelaw-Sunderland, basando su explotación en vehículosde metro (ver figura 12).

El sistema de metro existente tiene un total de 59 km. La sección compartida entre Pelaw ySunderland añadirá otros 14 km, con otros 4,5 km de metro de nueva construcción entreSunderland y South Hylton. Todas estas actuaciones hacen que aumente en 12 el número deestaciones de la red, de las cuales 8 serán nuevas, y las 4 existentes en la línea ferroviariaserán mejoradas para cumplir los estándares de metro.

5.4.1. Señalización y ayuda a la explotación

El sistema tren-tierra ya se utiliza en todos los vehículos de metro. Se dispondrá unainfraestructura integrada de radio para permitir al IECC (Centro de Control ElectrónicoIntegrado) de la Railtrack hablar con los conductores de todos los vehículos en la ruta, tanto sison de metro como si son de ferrocarril pesado.

El sistema de señalización en la línea requerirá una mejora sustancial. Se considera necesarioun sistema automático de protección de tren completo a prueba de fallos.

5.4.2. Catenaria

La catenaria para el sistema, de 1.500 V CC, se instalará a la altura estándar para los sistemasdel Reino Unido, con altura mínima de 5,6 m sobre el nivel del carril (que es el mínimo para lospasos a nivel).

Como no va a circular por esta ruta ningún material móvil ferroviario pesado eléctrico, no hayningún problema de compatibilidad en este tema.

5.4.3. Equipamiento de vía

No se espera que la mínima diferencia de ancho de vía entre las líneas ferroviarias clásicas(1.432 mm) y el ancho estándar de 1.435 mm produzca ninguna dificultad durante laexplotación. Los anchos son suficientemente parecidos como para asegurar que en laexplotación normal de la vía no haya restricciones, aunque sí las habrá en los dos puntos enlos que metro se una a la red ferroviaria.

17

Figura 12: Red de Sunderland

18

6 ESTUDIOS DE IMPLANTACIÓN EN OTRAS CIUDADES

En el cuadro adjunto se compendian las características que mejor definen algunos de losproyectos actualmente en estudio para la incorporación de un sistema de tren-tranvía a su redde transportes. En el mismo cuadro también se recogen las características de los sistemas queactualmente están en operación, cuya descripción esquemática se ha realizado en el epígrafeanterior.

Por lo que se refiere a España, se proyecta introducir una explotación de este tipo en Valencia,entre el metro y el tranvía. También se han realizado estudios en el caso de Bilbao, donde seexaminaba la posibilidad (por el momento, descartada) de que el futuro tranvía pudiese circularsobre ciertas líneas de los Ferrocarriles Vascos. Finalmente, en el caso de Madrid también seestán barajando diversas posibilidades.

19

Tabla 1: Datos principales de algunos sistemas de tren-tranvía (en explotación o proyectados)

20

7 BENEFICIOS DEL CONCEPTO DE TREN-TRANVÍA

Los servicios ferroviarios convencionales no proporcionan un servicio puerta a puertaconveniente. Los viajes en transporte público a menudo requieren el uso mixto de autobuses ytrenes, intercambios, largas esperas, incertidumbre, y a menudo bastante camino andando.

Se admite comúnmente en los modelos de demanda de transporte que los tiempos adicionalesal de desplazamiento en el modo principal (es decir, esperas, transbordos y tiempos de acceso)son percibidos muy negativamente por los viajeros. De este modo, una de las principalesventajas del concepto tren-tranvía es eliminar estos tiempos.

Además, a menudo suele ocurrir que las redes ferroviarias antiguas no siguen los corredoresen los que actualmente se concentra la demanda de transporte.

La interoperabilidad urbana podría alcanzarse por medio de la operación de un mismo vehículosobre las infraestructuras ferroviarias y tranviarias existentes, e incorporando nuevas seccionesde metro ligero para proporcionar una red completa totalmente integrada. De este modo puedealcanzarse un sistema que podría competir más eficazmente con el transporte privado, con unamenor inversión y con menor impacto ambiental.

Este tipo de explotación tiene diversas ventajas.

Ventajas económicas

q Se rentabiliza el uso de la infraestructura ferroviaria clásica existente, reduciéndoselas necesidades de inversión en nuevas infraestructuras.

q Se evita la construcción de largas secciones de vía nueva, necesarias para lacreación de líneas de nueva construcción, con lo que se consiguen ahorrosconsiderables en los presupuestos del estado, ya que se obtiene un sistema concostes por kilómetro mucho menores que los del metro ligero de nuevaimplantación.

q Se obtienen ingresos adicionales en la explotación debido al aumento del númerode viajeros, por lo que se necesitarán menos subvenciones para los presupuestosanuales de explotación. Este aumento del número de viajeros está producido, poruna parte, por el aumento de estaciones, por el mejor intercambio con el sistemaurbano y por las conexiones más directas con las zonas residenciales y de empleo.Por otra parte, dicho aumento también se produce por la mayor calidad y mejorimagen del sistema de metro ligero, que produce una predisposición de losusuarios del vehículo privado a cambiar a este modo sin tener una sensación de“pérdida”.

q Existe la posibilidad de ajustar las composiciones de los vehículos durante losperíodos de menos tráfico (tardes, sábados y domingos), reduciéndose así loscostes totales de operación.

Menores costes de operación de los vehículos ferroviarios ligeros en comparación con elmaterial móvil clásico.

Ventajas para los usuarios

q Ahorro de tiempo para los usuarios del transporte público, ya que el tren-tranvíaalcanza velocidades comerciales por encima del doble de las de los servicios deautobús paralelos. El tiempo de puerta a puerta del desplazamiento se hacecomparable al del vehículo privado, dado que se reducen los tiempos de circulaciónentre estaciones, debido a los valores de aceleración y frenado de los vehículosferroviarios ligeros en comparación con los convencionales. También influyen lostiempos de parada más cortos en las estaciones, debido a la facilidad para laentrada y salida rápidas de los viajeros, gracias al número y disposición de laspuertas laterales de acceso al vehículo. Por último, también se evitan las esperasdel intercambio modal.

21

q Acceso directo desde las zonas periféricas de la región hasta los principalescentros de empleo y comerciales, sin necesidad de realizar intercambios modalesen la estación de ferrocarril principal, como ocurría antes de la introducción deestos servicios.

q La fiabilidad en el cumplimiento de los horarios es elevada, al tratarse de un modoque no se ve afectado por las incidencias del tráfico rodado.

q Ahorros en el coste de aparcamiento.

q Ahorros en los costes debidos a la accidentalidad.

q Mayor confort, debido al mayor número y amplitud de los asientos en cada vehículoy a las mejores características dinámicas, que hacen que la rodadura sea mássuave.

q Facilidad de utilización, ya que la implantación de esta explotación suele iracompañada de una mejora de los sistemas de información al usuario, con lacolocación de dispositivos electrónicos de información en las paradas,normalmente operados desde el centro de control, en los que se especifica la horade llegada del siguiente vehículo, así como las paradas a las que sirve y el tiempode espera.

q Integración tarifaria, ya que es habitual que se cree una entidad que se encarga dela planificación y coordinación de los horarios y tarifas del transporte público urbanoy regional, para facilitar su uso por los clientes.

q Mayor cercanía de las estaciones, ya que por lo general se aumenta el número deparadas de la zona anteriormente explotada únicamente por el ferrocarril, lo queredunda en un aumento de la accesibilidad del sistema.

q Mayores frecuencias del servicio ferroviario ligero en comparación con el servicioanterior de ferrocarril clásico, lo que reduce los tiempos de espera en las paradas.

Ventajas para la sociedad

q Menor congestión en las autopistas y en las carreteras locales.

q Disminución de las necesidades de inversión en construcción y mantenimiento decarreteras.

q Menor impacto al medio ambiente.

8 CONCLUSIONES

De los estudios realizados hasta ahora se derivan las distintas soluciones que se le pueden dara cada uno de los problemas planteados, y que resumiremos a continuación:

8.1 Tensión de electrificación

En lo que se refiere a la tensión de electrificación, las soluciones que podemos encontrar anuestro problema son las siguientes:

q Vehículo bitensión(750 - 1500 V CC para la compatibilización con metrosur, o 750 -3000 V CC para la compatibilización con cercanías de Renfe).

q Adaptación de la alimentación eléctrica del metro ligero a la del sistema anfitrión,aunque esto conlleva importantes problemas que se deben estudiar enprofundidad.

q Otras soluciones: vehículo diesel-eléctrico, baterías, pilas de combustible, etc.

8.2 Ancho de vía

En el caso del ancho de vía, las soluciones podrían ser las siguientes:

22

q Para la compatibilización con metro, se establecería el ancho del metro ligero en1445 mm.

q Para la compatibilización con cercanías, se podría establecer el ancho de metroligero en 1668 mm, aunque esto podría implicar un área de barrido excesiva en elárea urbana. Soluciones alternativas son la vía de tres o cuatro carriles y elvehículo de rodadura desplazable.

8.3 Gálibo

Para el caso del gálibo, se deberá comprobar el gálibo inferior del vehículo, asegurando que noexisten problemas con los aparatos de vía y otros equipamientos.

8.4 Tipo de carril / Perfil de llanta

Para este problema, se puede optar por dos soluciones contrapuestas:

q Se puede utilizar una llanta modificada, de tipo Karlsruhe, adaptada tanto a lacirculación por secciones tranviarias con garganta estrecha, como a la circulaciónpor líneas ferroviarias. Esta solución implica la elevación de los contracarriles enlos desvíos ferroviarios.

q La otra opción consiste en no emplear la pestaña tranviaria, sino una rueda conllanta típicamente ferroviaria (solución tipo Saarbrücken).

8.5 Resistencia estructural de la caja

Con respecto a la resistencia estructural de la caja, la solución que se adoptará coincide con laaceptada de forma generalizada en Europa, que se basa en la utilización de vehículos de metroligero con una resistencia estructural de 600 kN, no cumpliendo las fichas UIC de aplicación alos vehículos ferroviarios convencionales, pero mejorando la seguridad activa por medio de lamejora del sistema de señalización y de las características de frenado de los vehículos.

8.6 Sistemas de seguridad y comunicaciones

En lo que se refiere a este problema, lo que se hace es duplicar los sistemas, es decir, elvehículo estará equipado con sistemas compatibles con los dos ámbitos de operación, siendoademás perceptibles por los equipos de los dos tipos.

Se deberá comprobar que no exista ningún problema de funcionamiento (como por ejemplointerferencias) entre los dos sistemas.

8.7 Acceso de viajeros

En este caso el problema que se plantea es doble: por una parte está el menor ancho de losvehículos de metro ligero frente a los ferroviarios convencionales, y por otra la diferencia dealturas de andén en el entorno urbano y en el ferroviario. Las soluciones posibles para cadauno de estos problemas son:

q Menor ancho de los vehículos de metro ligero: se puede solucionar por medio deescalones retráctiles, como en Karlsruhe y Saarbrücken, o bien con un desvío deleje en las zonas de las estaciones, como en el caso de Kassel.

q Diferentes alturas de andén: las soluciones pueden ser escalones retráctiles,andenes a doble altura, puertas a doble altura, modificación de la cota de la vía,etc.

8.8 Compatibilidad funcional de los vehículos

En lo que se refiere a la compatibilidad funcional de los vehículos, se deberán estudiar todoslos temas que se han especificado, para comprobar que no se produce ningún problema deincompatibilidad.

23

9 AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología el apoyo que lesha brindado a través del Proyecto de Investigación y Desarrollo Tecnológico TRA99-0291,como entidad financiadora del mismo.