Unidad múltiple
Un tren de unidades múltiples o simplemente unidad múltiple (MU) es un tren autopropulsado compuesto por uno o más vagones unidos entre sí, que acoplados a otra unidad múltiple pueden ser controlados por un único maquinista, con control de tren de unidades múltiples.
Aunque las unidades múltiples constan de varios vagones, los vagones autopropulsados individuales, también llamados automotores, autocares ferroviarios o autobuses ferroviarios, son de hecho unidades múltiples cuando dos o más de ellos funcionan conectados a través del control del tren de unidades múltiples (independientemente si los pasajeros pueden caminar entre las unidades o no).
Historia
El control de trenes de unidades múltiples se utilizó por primera vez en unidades múltiples eléctricas en la década de 1890.
El Liverpool Overhead Railway se inauguró en 1893 con unidades múltiples eléctricas de dos vagones, controladores en cabinas en ambos extremos que controlan directamente la corriente de tracción a los motores en ambos vagones.
El sistema de control de tracción de unidades múltiples fue desarrollado por Frank Sprague y aplicado y probado por primera vez en el South Side Elevated Railroad (ahora parte de Chicago 'L') en 1897. En 1895, derivado de su La invención y producción de la compañía de sistemas de control de ascensores de corriente continua, Frank Sprague inventó un controlador de unidades múltiples para la operación de trenes eléctricos. Esto aceleró la construcción de sistemas de tranvías y ferrocarriles de tracción eléctrica en todo el mundo. Cada vagón del tren tiene sus propios motores de tracción: por medio de relés de control de motor en cada vagón energizados por cables de línea de tren desde el vagón delantero, todos los motores de tracción del tren se controlan al unísono.
Diseño
La mayoría de las MU funcionan con motores de tracción, que reciben su energía a través de un tercer riel o cable aéreo (EMU), o con un motor diésel que impulsa un generador que produce electricidad para impulsar los motores de tracción.
Una MU tiene los mismos componentes de potencia y tracción que una locomotora, pero en lugar de que los componentes estén concentrados en un solo vagón, están repartidos entre los vagones que forman la unidad. En muchos casos estos coches solo pueden autopropulsarse cuando forman parte de la unidad, por lo que van acoplados de forma semipermanente. Por ejemplo, en una DMU, un automóvil puede llevar los motores principales y de tracción, y otro el motor para la generación de energía de cabecera; una EMU puede tener un automóvil que lleve el pantógrafo y el transformador, y otro automóvil que lleve los motores de tracción.
Los coches MU pueden ser de motor o de remolque, no es necesario que todos sean motorizados. Los vagones de remolque pueden contener equipos complementarios, como compresores de aire, baterías, etc.; también pueden estar equipados con una cabina de conducción.
En la mayoría de los casos, los trenes MU solo se pueden conducir/controlar desde vagones de cabina dedicados. Sin embargo, en algunos trenes MU, cada vagón está equipado con una consola de conducción y otros controles necesarios para operar el tren, por lo tanto, cada vagón puede usarse como cabina, ya sea motorizado o no, si está al final del tren. Un ejemplo de este arreglo es NJ Transit Arrows.
Múltiples unidades de pasajeros
Prácticamente todo el material rodante de tránsito rápido, como el metro de la ciudad de Nueva York, el metro de Londres, el metro de París y otros sistemas de metro, son unidades múltiples, generalmente EMU. La mayoría de los trenes en los Países Bajos y Japón son MU, por lo que son adecuados para su uso en áreas de alta densidad de población.
Muchos trenes de alta velocidad también son de unidades múltiples, como el Shinkansen japonés y los trenes de alta velocidad Intercity-Express ICE 3 alemanes de última generación. Un nuevo MU de alta velocidad, el AGV, fue presentado por Alstom de Francia el 5 de febrero de 2008. Tiene una velocidad de servicio declarada de 360 km/h (220 mph). El ICF de la India anunció el primer tren sin motor de alta velocidad del país llamado 'tren 18', que circularía a una velocidad máxima de 250 km/h.
Transporte de unidades múltiples
Se han utilizado varias unidades, ocasionalmente para el tráfico de mercancías, como el transporte de contenedores o para trenes utilizados para el mantenimiento. El tren japonés de la serie M250 tiene cuatro vagones delanteros y traseros que son EMU y ha estado en funcionamiento desde marzo de 2004. El CargoSprinter alemán se ha utilizado en tres países desde 2003.
Comparación con trenes arrastrados por locomotoras
Ventajas
Las unidades múltiples tienen varias ventajas sobre los trenes arrastrados por locomotoras.
Eficiencia energética
Son más eficientes energéticamente que los trenes arrastrados por locomotoras.
Gradientes
Tienen una mejor adherencia, ya que la mayor parte del peso del tren se transporta sobre las ruedas motrices, en lugar de que la locomotora tenga que transportar el peso muerto de los vagones sin motor.
Aceleración
Tienen una relación potencia-peso más alta que un tren arrastrado por locomotoras, ya que no tienen una locomotora pesada que no lleve pasajeros, pero que contribuya al peso total del tren. Esto es particularmente importante donde los servicios de trenes hacen paradas frecuentes, ya que la energía consumida para acelerar el tren aumenta significativamente con el aumento de peso. Debido a la eficiencia energética y a los valores más altos de la relación entre el peso del adhesivo y el peso total, generalmente tienen una mayor capacidad de aceleración que los trenes de tipo locomotora y son los preferidos en los trenes urbanos y los sistemas de metro para las rutinas frecuentes de arranque y parada.
Tiempos de respuesta
La mayoría de ellos tienen cabinas en ambos extremos, lo que resulta en tiempos de respuesta más rápidos, costos de tripulación reducidos y mayor seguridad. El tiempo de respuesta más rápido y el tamaño reducido (debido a las frecuencias más altas) en comparación con los grandes trenes arrastrados por locomotoras ha convertido a la MU en una parte importante de los servicios ferroviarios de cercanías suburbanos en muchos países. Las MU también son utilizadas por la mayoría de los sistemas de tránsito rápido. Sin embargo, la necesidad de hacer girar una locomotora ya no es un problema para los trenes arrastrados por locomotoras debido al uso cada vez mayor de trenes push-pull.
Fracaso
Por lo general, varias unidades se pueden armar o separar rápidamente en conjuntos de diferentes longitudes. Varias unidades múltiples pueden funcionar como un solo tren y luego dividirse en un punto de unión en trenes más cortos para diferentes destinos. Como hay múltiples motores/motores, la falla de un motor no impide que el tren continúe su viaje. Un tren tirado por locomotoras normalmente tiene solo una unidad de potencia, cuyo fallo desactivará el tren. Sin embargo, algunos trenes arrastrados por locomotoras pueden contener más de una unidad de potencia y, por lo tanto, poder continuar a velocidad reducida después de la falla de una.
Cargas por eje
Tienen cargas por eje más livianas, lo que permite operar en vías más livianas, donde las locomotoras pueden estar prohibidas. Otro efecto secundario de esto es la reducción del desgaste de las vías, ya que las fuerzas de tracción se pueden proporcionar a través de muchos ejes, en lugar de solo los cuatro o seis de una locomotora. Por lo general, tienen acopladores rígidos en lugar de los flexibles que se utilizan a menudo en los trenes arrastrados por locomotoras. Eso significa que los frenos/acelerador se pueden aplicar más rápidamente sin una cantidad excesiva de sacudidas que se experimentan en los vagones de pasajeros. En un tren arrastrado por locomotoras, si se cambia el número de vagones para satisfacer la demanda, también cambiará el rendimiento de aceleración y frenado. Esto exige que los cálculos de rendimiento se realicen teniendo en cuenta la composición del tren más pesado. En ocasiones, esto puede provocar que algunos trenes en los períodos de menor actividad se vean sobrepasados con respecto al rendimiento requerido. Cuando se acoplan 2 o más unidades múltiples, el rendimiento del tren permanece casi sin cambios. Sin embargo, en composiciones de trenes arrastrados por locomotoras, el uso de locomotoras más potentes cuando un tren es más largo puede resolver este problema.
Desventajas
Las unidades múltiples tienen algunas desventajas en comparación con los trenes arrastrados por locomotoras.
Mantenimiento
Puede ser más fácil mantener una locomotora que muchos vagones autopropulsados. En el pasado, a menudo era más seguro ubicar los sistemas de energía del tren lejos de los pasajeros. Este fue particularmente el caso de las locomotoras de vapor, pero aún tiene cierta relevancia para las víctimas que una con una locomotora (donde la locomotora pesada actuaría como una "zona de deformación").
Fracaso
Si una locomotora falla, se puede reemplazar fácilmente con movimientos de maniobra mínimos. No habría necesidad de que los pasajeros evacuaran el tren. La falla de una unidad múltiple a menudo requerirá un tren completamente nuevo y actividades de cambio que requieren mucho tiempo; también se pediría a los pasajeros que evacuaran el tren averiado y abordaran otro. Sin embargo, si el tren consta de más de una unidad múltiple, a menudo se diseñan de manera que, en caso de falla de una unidad, otros en el tren puedan remolcarla en punto muerto si los frenos y otros sistemas de seguridad están operativos.
Trenes inactivos
Los trenes inactivos no desperdician costosos recursos de fuerza motriz. Las locomotoras separadas significan que los costosos activos de fuerza motriz se pueden mover según sea necesario y también se pueden usar para transportar trenes de carga. Una disposición de unidades múltiples limitaría el uso de estos costosos recursos de energía motriz en el transporte de pasajeros.
Pasaje entre unidades
Es difícil tener pasarelas entre unidades acopladas y aun así conservar una parte delantera delantera aerodinámica. Debido a esto, normalmente no hay paso entre unidades acopladas de alta velocidad. Esto puede requerir más tripulantes, de modo que los inspectores de boletos, por ejemplo, puedan estar presentes en todos ellos. Esto conduce a mayores costos operativos y un menor uso de los recursos de la tripulación. En un tren remolcado por locomotoras, una tripulación puede servir al tren independientemente del número de vagones en el tren, siempre que no se excedan los límites de la carga de trabajo individual. Del mismo modo, en tales casos, es posible que sea necesario duplicar los vagones buffet y otras instalaciones compartidas para pasajeros en cada unidad, lo que reduce la eficiencia.
Flexibilidad
Se pueden usar locomotoras grandes en lugar de locomotoras pequeñas donde se necesita más potencia. Además, se pueden agregar o quitar fácilmente diferentes tipos de vagones de pasajeros (como asientos reclinables, vagones de compartimentos, literas, literas, vagones restaurante, vagones buffet, etc.) de un tren tirado por locomotoras. Esto no es tan fácil para una unidad múltiple, ya que los vagones individuales pueden acoplarse o desmontarse solo en una instalación de mantenimiento. Esto también permite que un tren tirado por locomotoras sea flexible en términos de número de vagones. Los automóviles se pueden quitar o agregar uno por uno, pero en unidades múltiples se deben acoplar dos o más unidades. Esto no es tan flexible.
Ruido
El entorno de pasajeros de una unidad múltiple suele ser notablemente más ruidoso que el de un tren arrastrado por una locomotora, debido a la presencia de maquinaria debajo del piso. Lo mismo se aplica a la vibración. Este es un problema particular con las DMU.
Obsolescencia
Separar la fuerza motriz de los vagones que transportan la carga útil significa que cualquiera puede reemplazarse cuando se vuelve obsoleto sin afectar al otro.
Por país
África
Sudáfrica
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Metrorail, que brinda servicio de trenes suburbanos en las principales áreas urbanas de Sudáfrica, opera la mayoría de los servicios utilizando trenes eléctricos de unidades múltiples del tipo 5M2A. Estos trenes se están renovando gradualmente y posteriormente designados como 10M3 (Ciudad del Cabo), 10M4 (Gauteng) o 10M5 (Durban). Los servicios de Metrorail se dividen en cuatro regiones; Gauteng, KwaZulu-Natal, Cabo Oriental y Cabo Occidental.
Gautrain, un sistema ferroviario suburbano en Johannesburgo, opera con unidades múltiples eléctricas Bombardier Electrostar.
Este de Asia
China
El concepto de unidad múltiple ha entrado en el horizonte de los chinos desde la sexta campaña de aceleración de China Railway en 2007. Con la mejora de Jinghu Railway, North Jingguang Railway, Jingha Railway y Hukun Railway, y la construcción de nuevos Líneas Dedicadas a Pasajeros (o Ferrocarriles de Pasajeros) completadas, los trenes CRH (China Railway High-speed) se han puesto en servicio, principalmente en el norte y noreste de China, y en el este de China. Todos estos trenes CRH son unidades múltiples eléctricas. Este fue el comienzo del servicio general de trenes de unidades múltiples en el sistema ferroviario nacional de China.
Mucho antes de la introducción de la marca CRH, los trenes de unidades múltiples han estado funcionando en todas las ciudades principales' Líneas de metro en China.
Japón
En Japón, la mayoría de los trenes de pasajeros, incluido el Shinkansen de alta velocidad, son del tipo de unidades múltiples (MU). Los pocos trenes de pasajeros arrastrados por locomotoras que aún funcionan son trenes orientados al turismo, como los numerosos trenes de vapor que operan estacionalmente en las líneas panorámicas de todo el país.
Japón es un país de alta densidad de población con una gran cantidad de pasajeros ferroviarios en áreas urbanas relativamente pequeñas, y se ha requerido la operación frecuente de trenes de corta distancia. Por lo tanto, la alta capacidad de aceleración y los rápidos tiempos de respuesta de las MU tienen ventajas, fomentando su desarrollo en este país. Además, el terreno montañoso le da a las MU una ventaja en pendientes más pronunciadas que las que se encuentran en la mayoría de los países, particularmente en pequeñas líneas privadas, muchas de las cuales van desde ciudades costeras hasta pequeños pueblos en las montañas.
La mayoría de los trenes de larga distancia en Japón fueron operados por locomotoras hasta la década de 1950, pero al utilizar y mejorar la tecnología de los trenes MU urbanos de corta distancia, se desarrollaron e introdujeron ampliamente vehículos tipo MU expresos de larga distancia a partir de mediados -1950. Este trabajo resultó en el desarrollo original de Shinkansen que optimizó todas las eficiencias de la EMU para maximizar la velocidad. Se introdujo al finalizar el Tokaido Shinkansen (literalmente "nueva línea troncal") en 1964. En la década de 1970, la tracción de las locomotoras se consideraba lenta e ineficiente, y su uso ahora se limita principalmente a los trenes de carga.
Desde 1999, ha habido esfuerzos de desarrollo en la tecnología EMU de carga, pero actualmente se usa solo para un servicio de carga urgente en la línea principal de Tokaido entre Tokio y Osaka. El gobierno ha estado presionando para la adopción de la tecnología EMU de carga por motivos de eficiencia energética con la esperanza de que la adopción generalizada pueda ayudar a cumplir con CO2 objetivos de emisiones. El esfuerzo se ha dirigido principalmente al envío de paquetes exprés que, de otro modo, viajarían por carretera.
Europa
Irlanda
CIÉ presentó sus primeras DMU, la clase 2600, en 1951.
Rusia
Elektrichka (ruso: электри́чка, ucraniano: електри́чка, romanizado: elektrychka) es una palabra informal para elektropoezd (en ruso: электропо́езд), un tren de pasajeros de unidades múltiples eléctrico soviético o postsoviético regional (principalmente suburbano). Elektrichkas están muy extendidos en Rusia, Ucrania y algunos otros países de la antigua Unión Soviética. El primer viaje en elektrichka ocurrió en agosto de 1929 entre Moscú y Mytishchi.
Suecia
Los ferrocarriles suecos se han privatizado en etapas durante aproximadamente 25 años y, en la actualidad, muchas empresas diferentes operan diferentes tipos de unidades múltiples. La mayoría de los trenes de pasajeros en la actualidad consisten en trenes de unidades múltiples de los cuales el tráfico regional los utiliza exclusivamente.
Suiza
Los Ferrocarriles Federales Suizos utilizan muchas unidades múltiples, principalmente en líneas regionales (S-Bahn).
- Líneas regionales
- RBDe 560
- RABe 514
- RABe 520 "Thurbo"
- RABe 523 "FLIRT" y variantes
- RABe 511 "KISS"
- Líneas interurbanas
- RABDe 500 "ICN"
- Líneas internacionales
- ETR 610
- RABe 501
Reino Unido
En el Reino Unido, Irlanda del Norte fue pionera en el uso de unidades múltiples diesel modernas, aunque otras compañías ferroviarias también experimentaron con las primeras DMU (incluidas la Great Western y la London Midland Scottish). Ejemplos notables incluyen las familias Sprinter y Voyager, y el nuevo servicio de trenes Olympic Javelin.
El sistema de pasajeros del metro de Londres es operado exclusivamente por EMU. Los trenes de trabajo en el metro emplean locomotoras separadas, algunas de las cuales funcionan con doble batería o riel vivo.
En Irlanda del Norte, la mayoría de los servicios de pasajeros han sido operados por unidades múltiples diésel desde mediados de la década de 1950 bajo el mandato de la Autoridad de Transporte de Ulster (1948-1966) y los Ferrocarriles de Irlanda del Norte (desde 1967).
Oceanía
Australia
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En 1964, Tulloch Limited construyó los primeros vagones de remolque de dos pisos para usar en Sídney; corrían con automóviles eléctricos de un solo piso. Comeng construyó el primer prototipo de automóvil de dos pisos en 1969 y las versiones de producción entraron en servicio en 1972; estos fueron los primeros trenes de pasajeros EMU completamente de dos pisos en el mundo. Todos los trenes de cercanías eléctricos de Sydney Trains en Sydney ahora son de dos pisos. Todos tienen dos puertas por lado por coche, con un vestíbulo en cada extremo a la altura de la plataforma. Ejemplos bien conocidos de estos trenes son los trenes Tangara y Millennium. Los trenes de cercanías de dos pisos de Sydney tienen una altura de 4,382 m (14 pies y 4,5 pulgadas).
La Corporación de Transporte Público de Melbourne ordenó un prototipo de tren de demostración y desarrollo de dos pisos en 1991. Sufrió frecuentes averías y pasó largos períodos fuera de servicio. Fue retirado en 2002 y desguazado en 2006.
Sur de Asia
India
Los Ferrocarriles de la India utilizan MU diésel y eléctricas en su red nacional. Todas las líneas suburbanas y de tránsito rápido son atendidas por EMU.
Sureste asiático
Indonesia
Indonesia usa diesel desde 1976 y MU eléctricas desde 1925. La mayoría de estas MU se construyeron en Japón.
Filipinas
Manila Railroad Company (MRR) adquirió sus primeras unidades múltiples en la década de 1930. La clase MC de fabricación local funcionaba inicialmente con gasolina y se cambió a diésel durante la Segunda Guerra Mundial. Tanto el MRR como su sucesor, los Ferrocarriles Nacionales de Filipinas (PNR), han adquirido desde entonces varias clases de unidades múltiples diésel. Todas las unidades múltiples propiedad de MRR y todas las MU más antiguas del PNR fueron construidas por empresas japonesas. Por otro lado, su material rodante más nuevo se construyó en Corea del Sur e Indonesia. También habrá DMU que se construirán en China.
Las primeras unidades múltiples eléctricas se adquirieron en 1984 para la LRT Line 1 construida por La Brugeoise et Nivelles en Bélgica. Las primeras EMU que se utilizarán fuera del tránsito rápido entrarán en servicio entre 2021 y 2022.
América del Norte
La mayoría de los trenes en América del Norte son arrastrados por locomotoras y utilizan el control de unidades múltiples (MU) para controlar varias locomotoras. El sistema de control de la locomotora líder se conecta a las otras locomotoras para que el control del maquinista se repita en todas las locomotoras adicionales. Las locomotoras están conectadas por cables multinúcleo. El sitio web técnico ferroviario, vol. Control MU de locomotoras estadounidenses Esto no convierte a estas locomotoras en MU para los fines de este artículo. Ver composición de locomotora.
Sin embargo, los viajeros, el tránsito rápido y las operaciones de trenes ligeros hacen un uso extensivo de las MU. La mayoría de los trenes eléctricos son MU.
La División Ferroviaria Regional de la Autoridad de Transporte del Sudeste de Pensilvania (SEPTA) utiliza EMU casi exclusivamente, con la excepción de algunos de sus servicios exprés de horas pico. El servicio de New Jersey Transit en la Línea del Corredor Noreste se divide entre locomotoras eléctricas y EMU.
Las EMU M2, M4, M6 y M8 que operan en la línea New Haven de Metro-North Railroad son "multisistema", lo que significa que pueden extraer energía del tercer riel o de las líneas aéreas. Esto permite la operación bajo los cables entre Pelham, NY y New Haven, CT, una sección de vía propiedad de Metro North pero compartida con el servicio Northeast Corridor de Amtrak, y en el tercer carril entre Pelham y Grand Central Terminal. Las EMU se utilizan en la línea Montreal/Deux-Montagnes de AMT.
Las DMU son menos comunes, en parte porque las nuevas operaciones de trenes ligeros son casi completamente eléctricas, con muchas rutas de cercanías ya electrificadas, y también debido a las dificultades que plantean las reglas de la Administración Federal de Ferrocarriles que limitan su uso en corredores compartidos de pasajeros y carga. Cuando se desarrolló Budd RDC después de la Segunda Guerra Mundial, se adoptó para muchas rutas secundarias de pasajeros en los Estados Unidos (especialmente en el Ferrocarril de Boston y Maine) y Canadá. Estas operaciones generalmente sobrevivieron más tiempo en Canadá, pero varias fueron abandonadas en los recortes de Via Rail de principios de la década de 1990. Uno que sobrevive es el tren Victoria - Courtenay en la isla de Vancouver. El uso de DMU en Canadá ha resucitado en los últimos años, comenzando con la apertura de Union Pearson Express en 2015.
Si bien la mayoría de las DMU deben cumplir con los estrictos requisitos de choque de la FRA para el funcionamiento simultáneo con los ferrocarriles de carga, las DMU de estilo europeo se utilizan con arreglos de tiempo compartido en varias líneas ferroviarias, incluida RiverLINE en Nueva Jersey. Solo un puñado de fabricantes en los Estados Unidos produce o ha producido DMU que cumplen con FRA, incluidos Colorado Railcar (ahora US Railcar) y Nippon Sharyo/Sumitomo Corporation. NJ Transit ha experimentado con esta DMU en el ramal de Princeton. En agosto de 2006, se anunció que Amtrak quiere que el estado de Vermont experimente con DMU en la línea de Vermonter subsidiada por el estado desde New Haven al norte hasta St. Albans para reemplazar los trenes de locomotoras diésel menos eficientes que se utilizan actualmente.
Los tranvías MU fueron utilizados en Toronto por la Comisión de Transporte de Toronto (más tarde Comisión de Tránsito de Toronto) de 1949 a 1966 utilizando 100 PCC A-7 construidos por St. Louis Car Company y Canadian Car and Foundry. Estas dos unidades de automóviles circularon a lo largo de la ruta de Bloor Street solo a partir de 1950 y cesaron sus operaciones después de la apertura de la línea de metro Bloor-Danforth en 1966. Las unidades A-7 se convirtieron más tarde en de un solo uso.
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