Los Trenes de Alta Velocidad y su estructura

    Los maravillosos trenes de alta velocidad, son mayormente conocidos por su increíble rapidez y su llamativo diseño, pero en realidad, la ciencia detrás de estas hermosas maravillas de la ingeniería, son más complejas de lo que uno podría imaginarse. Durante este viaje, nos sumergiremos en la hermosa creación que hoy podemos llamar Trenes de Alta Velocidad. 

   Generalmente, los trenes de Alta Velocidad, se definen generalmente como, el transporte ferroviario cuya velocidad es igual a los 200 km/h en las vías estándares y excede los 250 km/h sobre las vías especializadas para ello, siendo el más rápido de ellos, el Shinkansen N700S o también llamado en Japón como el Shinkansen Supreme, el cual es capaz de alcanzar los 300 km/h. Estas maravillas de la Ingeniería y la Física, son las encargadas de representar la última generación de ferrocarriles en el mundo, y que además, son considerados el medio de transporte más seguro después del avión. 

   Sin embargo, el tren de alta velocidad no puede tomarse como sólo un tema técnico, debido a que este engloba una realidad aún más compleja, que abarca desde infraestructura, hasta diversos sectores sociales como el financiero y la capacitación del personal; combinando todo esto en la tecnología sofisticada que hoy en día, provee de un eficiente desplazamiento a millones de personas. 

   Actualmente, alrededor de 15 países cuentan con esta tecnología, siendo Japón y España, al igual que otros países europeos, quienes más tiempo y dinero han invertido en esta tecnología para conectar a sus principales ciudades con mayor rapidez, sumando un total de 30 años en investigaciones para perfeccionar dicha tecnología. Sin embargo, existen un gran número de previsiones que deben tomarse cuidadosamente en el momento en el que se planea implementar un tren de alta velocidad en una línea comercial, puesto que estos trenes no son tan comunes como se podría pensar de ellos. 

   Las vías deben ser dispuestas con una caracterización única, el diseño estructural del tren, el mantenimiento y las previsiones de seguridad, tanto para los pasajeros, como para el personal de la línea, deben calcularse con la mayor rigurosidad posible, pues un simple descuido podría ocasionar un daño incalculable. Para implementar una línea comercial de trenes de alta velocidad, dado que estos tienen requerimientos muy específicos, se requieren cuatro principios básicos: La estructura de la vía. La estructura del tren. La mecánica del tren. La señalización de las líneas.

    En general, las vías dispuestas para estos trenes, debe tener un radio en promedio de 3000 a 3500m entre curvas, la cual es notablemente diferente a la de una línea convencional, cuyo radio es aproximadamente de 500m entre curvas, lo que le da un amplio margen de estabilidad al tren para evitar el disminuir su velocidad al tener que recorrer curvas “cerradas”, al igual que los túneles, los cuales deben diseñarse con una dimensión considerablemente más grande que para las líneas convencionales para evitar los efectos aerodinámicos causados por el eventual encuentro de estas poderosas maquinas que, en teoría, pueden alcanzar los 500km/h en una sección lo suficientemente larga y recta. En cuanto a la estructura del tren, estos son aún más ligeros que los trenes comerciales usuales, aunque esto no les hace ser para nada incómodos. 

   Debido a la ligereza del vagón del tren bala, es posible agregar un segundo piso al vagón, lo cual le sigue permitiendo ser lo suficientemente ligero para el diseño del mismo. Los vagones del Shinkansen no son separables como el de un tren común, pues dado que el tren debe viajar a una alta velocidad como un conjunto para evitar cualquier deformación durante el viaje, pues el roce del viento con el material del tren a tales velocidades podría causar accidentes indeseables.

    Dado que a mayor velocidad existe mayor vibración (provocada por el contacto entre los rieles y las ruedas del tren), la nueva generación de Shinkansen, fueron diseñadas con una distancia notablemente menor entre los bogíes del vagón, lo cual le brinda más estabilidad al tren. El tren cuenta con un sistema de basculación avanzado, el cual le permite al tren inclinarse sutilmente sobre los bogíes del mismo a altas velocidades en las curvas para contrarrestar las fuerzas que actúan sobre el mismo con precisión, causándole el mínimo de incomodidades a los pasajeros y daños a la estructura del mismo.      

   En cuanto a su diseño de frente alargado, fue pensado para evitar el boom sónico que se produce cuando el tren entra a altas velocidades al túnel, este le permite además, evitar el des-aceleramiento que la mayoría de los trenes posee, ya que su diseño le permite hacerse paso cómodamente por las vías mientras el aire se desplaza sobre su superficie curva con más sutileza que la esperada en un tren de común.

   El sistema de suspensión utilizado es doble y se revisa de manera especial, ya que si bien las líneas de alta velocidad no tienen apenas defectos en las vías cualquier posible irregularidad, por pequeña que sea, tiene una repercusión importante a la velocidad que se van a franquear. El sistema de suspensión doble anteriormente comentado es una mezcla de suspensión neumática y de muelles de acero. El sistema de frenado del Sinkansen es más potente, pues emplea más de un sistema para ello, uno de ellos lo emplea el propio motor de tracción que actúa como generador de corriente utilizando la energía que desarrolla el tren de tal manera que reduce la velocidad a medida que va produciendo energía eléctrica, la cual a su vez puede ser devuelta a la línea de alimentación pasando por catenarias aéreas para alimentar a otros trenes que circulen por la misma línea o bien para la regulación de la temperatura ambiente u otros usos del propio tren. También se usan frenos convencionales de disco, de alta potencia y, en algunos casos, frenos por zapatas. Como ven, el Shinkansen, es un tren diseñado con meticulosidad, ingenio y creatividad, el cual ha provisto de un servicio impoluto al millones de personas en el mundo. Esta tecnología originalmente, fue desarrollada por Japón, quienes lanzaron el primer tren bala del mundo El Tōkaidō Shinkansen, quien realizó su primer viaje el 1 de abril de 1964 para los juegos olímpicos de Tokio. 

   Los trenes balas no solo son, por mucho, los trenes más cómodos del mundo, sino que a nivel científico, esta tecnología es más que sorprendente, y que cada día evoluciona en algo aún más sorprendente, dejándonos conocer a los fantásticos trenes de levitación magnética (Maglev), los cuales, utilizando solo tres componentes básicos, los cuales son, una fuente de poder eléctrico de gran tamaño, espirales de metal alineando las vías y magnetos debajo del tren, puede también alcanzar estas altas velocidades. Básicamente, Este campo magnético repele los magnetos debajo del tren generando que levite de 1 a 10 centímetros. La corriente eléctrica cambia la polaridad de los espirales magnetizados constantemente, generando que el campo magnético en frente del tren lo empuje hacia adelante, como consecuencia, esto hace que el tren flote sobre una cama de aire, lo que elimina toda fricción con otros objetos y por tanto alcanza velocidades muy altas de más de 500 kph.

    Alemania y Japón están desarrollando estos maravillosos trenes actualmente, aunque lo hacen mediante distintos métodos, Alemania utiliza una tecnología donde el fondo del tren envuelve las vías de metal. Los electromagnetos se encuentran encima de las vías por debajo del tren, permitiendo que levite un centímetro, aun cuando está quieto. 

   Sin embargo, Japón desarrollo una tecnología que, mediante un sistema de suspensión electrodinámica basado en la fuerza repulsiva de los magnetos, mediante magnetos superconductores, los cuales proveen de energía al tren aun cuando la fuente de energía original se haya apagado. Actualmente, el único tren Maglev comercial que existe está en Shanghai (China), el cual desarrollaron al utilizar  como base el creado por Alemania. Aunque varios países tienen como proyecto la construcción de estos trenes, muchos de ellos se han limitado por los costos creados.  

    ¡Pronto, estaré escribiendo sobre la variedad de Shinkansen en Japón! espero que les haya gustado, nos estamos leyendo.