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Metro (transporte)

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Este artículo trata sobre Metro. Para otros usos de este término, véase Metro (desambiguación).
Metro (Ferrocarril metropolitano)
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Metromadrid.jpg
El ferrocarril metropolitano más conocido por Metro es el sistema ferroviario de transporte masivo de pasajeros que operan en las grandes ciudades para unir diversas zonas de su término municipal y sus alrededores más próximos, con alta capacidad y frecuencia, y separados de otros sistemas de transporte.

Metro. Nombre proveniente de Ferrocarril metropolitano. Sistema ferroviario de transporte masivo que opera en las grandes ciudades para unir diversas zonas de su término municipal y sus alrededores más próximos, preferentemente bajo tierra. No deben confundirse con los sistemas de ferrocarril suburbano, que como su propio nombre indica, son aquellos que conectan las grandes ciudades con sus suburbios.

Pese a que la tendencia expansiva de las redes de Metro de las grandes ciudades las ha llevado a conectar con otros núcleos de población de su corona metropolitana, el tipo de servicio que se presta sigue siendo perfectamente independiente y distinguible del que prestan los servicios de Cercanías.

Historia

El primer metro del mundo fue el subterráneo de Londres (denominado Metropolitan Railway), inaugurado en 1863 con seis kilómetros de longitud. En años sucesivos fue extendiéndose, de forma que en 1884 formaba un anillo de aproximadamente veinte kilómetros. A continuación se le añadieron líneas radiales, en parte a cielo abierto y en parte en túnel, para constituir el Metropolitan and District Railway. Las locomotoras eran de vapor. Posteriormente se comenzó la excavación de túneles en forma de tubo y se electrificaron las líneas, de allí la denominación inglesa Tube.

En 1896, Budapest (con la inauguración de la línea de Vörösmarty Tér a Széchenyi Fürdö, de cinco kilómetros) y Glasgow(con un circuito cerrado de 10 km) fueron las siguientes ciudades europeas en disponer de metro.

Infraestructura

La mayoría de los trenes de ferrocarriles metropolitanos son de unidades múltiples eléctricas con longitudes de tres a más de diez coches. La electricidad para las motorizaciones eléctricas es provisto por un tercer riel o catenaria. Otro sistema de propulsión en algunos trenes es el motor lineal.

La mayoría circulan en vías férreas de acero convencionales, aunque algúnos utilizan neumáticos de goma, como el Metro de Montreal. Los neumáticos de goma posibilita circular por pendientes empinadas y permiten un viaje más suave, pero tienen mayores costes de mantenimiento y son menos eficientes energéticamente. También pierden la fricción cuando las condiciones climáticas son húmedas o heladas, previniendo el uso por la superficie.

El tamaño de la tripulación ha disminuido a través de la historia con algúnos sistemas modernos con plena operación automática del tren (como los sistemas VAL, SAET, el sistema de Ansaldo Breda o el SelTrac) que permiten el funcionamiento del tren sin conductor (como en el Tren Urbano de San Juan, el metro de Copenhague, el metro de Rennes, el Docklands Light Railway de Londres o las línea 1 y Línea 14 del metro de París). Otros trenes siguen teniendo los conductores, aun cuando su único papel es abrir y cerrar las puertas de los trenes en las estaciones, como el Metro de Santiago de Chile.

En el metro se utiliza el sistema de medición neta, como es en el caso de España, para no derrochar electricidad.

Variaciones

Sin embargo no todas la ciudades del mundo pueden contar con este tipo de transporte, en ciudades con suelo débil (falto de consistencia) y situadas en zonas sísmicas su costo se elevaría casi un 300% de lo que costaría construir éste en otra ciudad. El caso del metro de Sevilla, por encontrarse el nivel freático demasiado alto además del tipo de terreno marismeño, también supuso una dificultad técnica añadida.

Aunque todavía existen ferrocarriles urbanos cuyo trayecto transcurre total o parcialmente en la superficie, como el de Medellín, el concepto de metro se asocia generalmente a ferrocarril subterráneo, solución que fue progresivamente adoptando las ciudades que no la habían adoptado originalmente, debido a varios motivos, entre los que pueden estar la superioridad en el orden de la calidad estética y ambiental del trazado subterráneo, así como la falta de terreno disponible o la carestía del suelo en las grandes ciudades.

Cuando el metro circula a cielo abierto, generalmente se colocan las vías sobre plataformas metálicas o de hormigón elevadas unos cuatro o cinco metros del suelo, de forma que el metro no interfiere con el tráfico de las calles. No obstante, su ruido resulta molesto para los vecinos, así que en algunas ciudades, como en la Ciudad de México,Santiago de Chile o París, los trenes que circulan por las líneas de metro que transcurren parcialmente a cielo abierto están dotados de vagones con neumáticos de caucho, lo que confiere un silencio y confort de marcha considerables. En otras, como Praga , el trayecto sobre la superficie se realiza dentro de tubos elevados.

A partir de la electrificación de los ferrocarriles, el metro se ha convertido en un medio de transporte eléctrico en todo el mundo. En algunos casos la corriente es conducida por unas catenarias por encima del tren (a veces rígida, como en Madrid, más eficientes) y, en otros, existen vías especiales destinadas a esta tarea en los laterales del trayecto (como es el caso, por ejemplo, del metro de Londres).

En los últimos años los operadores de sistemas de ferrocarril metropolitano se han lanzado a la construcción y explotación de líneas de Metro ligero, que por sus peculiares características de construcción y explotación se consideran independientes a las líneas convencionales.

Sistemas de control

Las redes de metro tienen una gran frecuencia que obliga a instalar complejos sistemas que control con los que se busca entre otros objetivos:

  • Garantizar la seguridad de las líneas
  • Organizar la circulación

Los sistemas de protección y control más frecuentes son:

  • Protección puntual: el tren controla diversos aspectos (como no superar una determinada velocidad o que las señales siguientes no se encuentren en rojo) al pasar por una baliza.
  • Protección continua: el tren se encuentra en comunicación permanente con los sitemas situados en la vía, que le informan continuamente de las condiciones de la vía por delante del tren.
  • Conducción automática: el tren es capaz de mantener la marcha por sí mismo, y de acelerar y frenar cuando es necesario para mantener el intinerario, bajo la vigilancia de un conductor. Normalmente el sistema se utiliza simultáneamente a un sistema de protección.
  • Circulación sin conductor: en la actualidad muchas líneas son capaces de circular en servicio normal sin conductor.

Se pueden utilizar varios sistemas al mismo tiempo. Por ejemplo, los metros que circulan con un sistema ATO de conducción automática suelen estar protegidos continuamente por un sistema ATP.

Funcionamiento

Esquema de potencia

Los diferentes elementos del circuito de potencia de un metro son los siguientes:

  • Pantógrafo:A través del cual el vagón recibe la corriente de alimentación de 600 v de corriente continua de la catenaria. A la salida de éste se tiene:
    • Pararrayos: Actúa cuando se produce una sobreintensidad a causa de un cortocircuito o un problema en la línea, y la deriva a tierra para que no afecte al circuito.
    • Disyuntor: Tiene una doble función:
      • Impedir el retorno de la corriente a la catenaria.
      • Evitar que si se produce un armónico de 50 Hz en la red éste interfiera en la red, ya que es a esta frecuencia a la que se transmiten las señales de circulación. En el caso de que esto se produzca el disyuntor actúa parando el motor para evitar accidentes.
  • Las líneas: Transmiten la alimentación al resto de los vagones evitando así la aplicación de un pantógrafo y disyuntor en cada vagón o sirven para devolver la energía al carril de tierra.
  • Contactores: Conectados a la línea que sale del disyuntor, los cuales permiten o no el paso de la corriente a los onduladores.
  • Onduladores: Se colocan dos por vagón y se componen de diversos IGBT'S y elementos eléctricos que proporcionan la corriente alterna que necesitan los motores trifásicos para producir el movimiento de las ruedas.
  • Motores trifásicos de tensión constante y frecuencia variable: Alojados en los bogies de los motores. Se tienen dos bogies por vagón y dos motores trifásicos en cada bogie del motor.
  • Resistencias de frenado: En el caso de producirse un exceso de energía hacen que se produzca un aumento de carga en los motores ocasionando una disminución de la velocidad.

Archivo:Cable de masa para evitar descargas eléctricas peligrosas.

La totalidad del circuito eléctrico de potencia (onduladores, resistencias y condensadores) se encuentra alojado en una cuba, la cual contiene un refrigerante (freón) para su enfriamiento.

Sistema mecánico

Los bogies

Sobre los que se produce el movimiento. Cada coche se apoya sobre dos bogies que pueden ser motores o remolques; ambos tipos de bogies poseen los mismos elementos, salvo que los bogies motores llevan los dos motores trifásicos y los remolques no.

El sistema de los bogies contiene:

  • Ruedas: Son elásticas y están diseñadas para evitar el descarrilamiento o el vuelco, manteniendo un contacto puntual con el carril, lo que proporciona una disminución de la resistencia al avance.
  • Cajas de grasa: Albergan en su interior los rodamientos mediante los cuales se realiza la unión del bogie al vagón, evitando así el giro completo del vagón en las curvas y proporcionando un mayor confort a los pasajeros.
  • Suspensión primaria: En contacto con las cajas de grasa mediante dos brazos sobre los que se apoyan los resortes de la suspensión. La suspensión primaria es neumática y su cometido es amortiguar los posibles movimientos debidos a los desniveles de la vía.
  • Suspensión secundaria: Para contrarrestar la carga que suponen los pasajeros que llevan cada vagón en cada momento.
  • Sistema de freno de los bogies: Compuesto a su vez por dos subsistemas de frenado:
    • Subsistema de frenado por discos montados sobre el eje.
    • El freno de estacionamiento.
  • Las antenas: Son dos y salen del bastidor del bogie. Sirven para recoger la información del carril. Dicha información opera con el sistema de emergencia ATO y el de protección ATP.

Archivo:Detalle de antenas en metro

  • Los enganches: con distintos sistemas de acoplamiento según para lo que se utilicen.
  • Los motores: Teniendo en cuenta que se consideran como unidad dos vagones de metro, de los cuales el primero es motor y el segundo remolque. El vagón motor lleva dos bogies bimotores de corriente alterna. Los tipos de motor más utilizados son los asíncronos trifásicos y monofásicos.

Sistema neumático

Sus elementos son:
  • Compresor, que proporciona aire comprimido a 10 Kg/cm2.
  • Freno neumático, para el caso del no funcionamiento del freno eléctrico.
  • Freno de estacionamiento
  • Equipo neumático auxiliar, para la suspensión, silbatos, pantógrafo y desacoplamiento.
  • Convertidor estático, encargado de producir la energía eléctrica necesaria para la alimentación de servicios auxiliares.

Sistema de protecciones eléctricas

Cuyo cometido es:
Protección dinámica contra sobretensión.
Protección contra sobrecorriente de línea y de fase.
Protección contra patinaje y deslizamiento.
Protección contra sobrevelocidad.
Protección contra sobretemperatura de semiconductores y refrigerante.
Protección contra sobretensiones inversas en IGBT'S.
Protección contra mínima tensión de línea.
Protección contra falta de alimentación en la electrónica de control.

Sistemas de freno

Cuyos tipos de freno son los siguientes:
  • Freno regenerativo, en el que el motor funciona como generador absorbiendo energía mecánica del eje del motor y devolviendo energía eléctrica a la red.
  • Freno reostático, si el freno del motor se produce al aumentar la carga por la inserción de resistencias, en las cuales se disipa la energía en forma de calor (efecto Joule). Este tipo de freno es capaz de asumir el 100% de frenado.
  • Frenado neumático, puede asumir el freno total y sirve de complemento al freno eléctrico.
  • Freno de emergencia, puede ser activado por los pasajeros y produce una parada automática del metro.
  • Freno de estacionamiento, por cilindros y sirve para el frenado de los dos ejes de cada bogie.

Sistema de alimentación

Compuesto por:
  • Subestaciones: La alimentación eléctrica del metro se hace con corriente continua, normalmente a una tensión nominal de 600 v., debido a que la alimentación del metro se hace a través de la red eléctrica y ésta posee corriente alterna de 15 Kv y 50 Hz, se debe rectificar la tensión; en el metro se emplean las subestaciones de corriente continua.
  • Catenaria: Se utilizan catenarias monofásicas de suspensión en Y, teniendo en cuenta los condicionantes influyentes en su instalación.
  • Circuito de retorno: Utilizado para cerrar el circuito eléctrico; se efectúa a través de los raíles.
  • Vagón de metro fabricado por C.A.F.

Curiosidades

  • El metro de El Cairo es el único de África.
  • La mayor red de metro es la de Nueva York, con unos 400 km.
  • El metro de Tokio es el de mayor número de viajeros, con 7,2 millones de viajeros diarios.
  • El metro de Madrid tiene una estación fantasma, la estación de Chamberí. Fue clausurada en 1966 y convertida en museo en 2008.

Fuente