Trenes de alta velocidad con compatibilidad transnacional
Los trenes de uso comercial están diseñados para ir más deprisa, pero la interoperatividad con los equipos de la línea aérea varían de un país a otro, lo cual representa obstáculos en tiempo y costes a la hora de aprobar vehículos nuevos. El pantógrafo montado en el techo de un tren recibe corriente eléctrica de las líneas de catenarias aéreas. Por consiguiente, la compatibilidad entre el pantógrafo y el sistema de la catenaria es un elemento importante a tener en cuenta para lograr la interoperatividad. Un grupo de científicos inició el proyecto «Pantograph and catenary interaction total regulatory acceptance for the interoperable network» (PANTOTRAIN), financiado por la Unión Europea, con el fin de sustituir los métodos actuales de prueba de línea para pantógrafos por una combinación optimizada de simulación, pruebas con maquetas y pruebas sobre el terreno. El trabajo se centró en simplificar los acuerdos de especificaciones transnacionales (homologaciones) de los pantógrafos y los servicios transfronterizos. Los miembros del equipo desarrollaron herramientas innovadoras además de nuevos diseños de pantógrafos utilizando sistemas avanzados que combinan sistemas mecánicos y electrónicos con software complementario. La fuerza de contacto en la interfaz entre el pantógrafo y la catenaria contiene una componente estática y una aerodinámica. La primera se mide fácilmente en un laboratorio o un taller, mientras que la segunda normalmente se prueba en la línea. PANTOTRAIN seleccionó una simulación adecuada mediante dinámica de fluidos computacional (DFC) de la componente aerodinámica, que incluía la fuerza de contacto, la elevación del cable de la catenaria en los postes y el movimiento vertical del punto de contacto a partir de distintos algoritmos. Los resultados de la simulación se compararon con las mediciones en banco de pruebas y las pruebas en línea y se observó una coincidencia excelente entre las tres aproximaciones. Los científicos también desarrollaron un modelo de múltiples cuerpos muy preciso de un pantógrafo que simulaba el comportamiento no ideal de las uniones mediante la inclusión de escobillas realistas en el modelo. Se montaron dos prototipos de pantógrafos con un control activo o inteligente que se adapta automáticamente mediante la incorporación de sensores y actuadores, y se probaron mediante simulaciones y un banco de pruebas. A continuación, los socios de PANTOTRAIN optimizaron los modelos para utilizarlos en las evaluaciones de conformidad sobre el terreno. Los investigadores propusieron un mapa de homologación que tuviese en cuenta la media y la desviación estándar de la fuerza de contacto y de elevación, además de una medida del margen de seguridad obtenido por la evaluación de conformidad. Las especificaciones técnicas de interoperatividad (TSI) actuales se actualizarán en un plazo de cinco años. PANTOTRAIN espera aportar conocimientos esenciales para realizar cambios apropiados en las TSI y las normas europeas que reduzcan los costes de certificación, mejoren la interoperatividad y aumente la seguridad de los viajes por ferrocarril.
