Conduct of experiments

4.1.1 Normativa nacional y normas UNE/EN

Se han analizado las diferentes normativas nacionales aplicables (72) en lo relativo a frenado, y de forma más concreta, el Reglamento de Circulación Ferroviaria RCF-17 (8) y las diferentes Especificaciones Técnicas de Homologación de Material Rodante Ferroviario (en lo sucesivo, ETH) (73) (74), así como sus correcciones y diferentes normas UNE/EN, obteniéndose una serie de requisitos.

En primer lugar, de acuerdo con el Reglamento de Circulación Ferroviaria, en composiciones de mercancías cuyo régimen de frenado sea G no se impone ninguna restricción ni al tipo de vagones ni a la masa total remolcada; únicamente se establece un límite a la longitud total de la composición (750 m.) y a la velocidad máxima (100 km/h). Se opta por la aplicación de dicha condición. A pesar de que la composición de 1500 metros duplica la longitud máxima permitida, dado que en el régimen de frenado G no se impone límite de carga y el objeto del presente Trabajo Fin de Máster es analizar precisamente la viabilidad técnica de una situación que actualmente no está contemplada en la legislación nacional, se considera adecuada la aplicación de dicha condición.

En consecuencia, en la Tabla 11 se recogen los porcentajes de frenado aplicables dependiendo del Tipo de Tren.

Tipo Tren T50 T60 T70 T80 T90 T100

λ (%) 45 50 55 65 75 75

Tabla 11. Porcentajes de frenado aplicables.

Fuente: elaboración propia a partir de referencias (8), (10) y (11).

Por otra parte, de acuerdo con los requisitos exigidos por las ETH de Locomotoras (73) y Vagones (74) se han de cumplir diversos preceptos, de los cuales se consideran de interés los siguientes:

✓ Las locomotoras deben estar preparadas para poder frenar independientemente al resto del tren (73).

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✓ El esfuerzo de tracción se debe cortar inmediatamente cuando se aplica frenada (73).

✓ En composiciones con longitudes superiores a 250 m., las locomotoras deben controlar el freno electroneumático de toda la composición (73).

✓ Las distancias de frenado de emergencia se deben cumplir utilizando solo el freno neumático (73).

✓ Solo puede utilizarse el freno dinámico en locomotoras como freno de emergencia si es independiente de la tensión de la catenaria y tiene un nivel de seguridad análogo al freno UIC (73).

✓ Debe existir aislamiento de freno bogie por bogie en locomotoras (73).

✓ En los vagones, es obligatorio el cumplimiento de la Especificación Técnica de Interoperabilidad Material Rodante-Vagones (74).

El análisis de la norma UNE-EN 14198 (75) brinda una serie de requisitos y posibles criterios de diseño del sistema de frenado, entre los cuales resultan de interés los listados a continuación:

✓ Cada vehículo del tren debe poder frenar su propio peso estático y dinámico (75). ✓ Las locomotoras y vagones deben poder frenar en régimen G y P (75).

✓ Se permite el empleo de freno eléctrico (electrodinámico) junto con el freno neumático en ambos regímenes. En ambos casos, puede utilizarse como apoyo en el freno de servicio y, opcionalmente, en el freno de emergencia (75).

✓ Si hay freno dinámico, se puede controlar de forma independiente al freno neumático o en combinación con el mismo (75).

✓ El freno dinámico se debe caracterizar en función de la velocidad (75).

✓ Las prestaciones de frenado se caracterizan con distancias de parada, desaceleraciones y porcentajes de frenado (75).

✓ Los frenos dinámicos se deben priorizar a los frenos de fricción (75).

✓ El freno regenerativo, en caso de existir, se debe priorizar al reostático (75).

✓ No es necesario considerar el coeficiente de adherencia rueda-carril en el freno dinámico si éste se controla de forma independiente y/o el tren dispone de un sistema automático de gestión de los frenos (75).y forma parte del freno de servicio. ✓ Se especifican los requisitos de rendimiento del freno para el freno de emergencia. Aparte de los requisitos genéricos comentados, la norma UNE-EN 14198 indica una serie de valores para diferentes parámetros que se deben tener en cuenta y que se recogen en la Tabla 12.

38 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)

Parámetro Valor/es y unidad

Velocidad de propagación de

comando de freno de emergencia 250 m/s

Sacudida máxima con freno de

emergencia 2 m/s

3

Tiempo de reducción del esfuerzo

tractor ante frenado 0-2 s

Adherencia máxima en frenado a

partir de 30 km/h <=0.15

Tiempo de formación de freno 18-30 s

Porcentaje de frenado en carga

máxima 65-100

Tabla 12. Parámetros del freno de emergencia según norma UNE 14198. Fuente: AENOR (75).

4.1.2 Normativa de interoperabilidad

Del análisis de las diferentes Especificaciones Técnicas de Interoperabilidad aplicables (ver apartado 3.2.1) se obtienen diversos requisitos y condicionantes relativos al sistema de frenado, considerándose de interés los siguientes:

✓ El empleo del freno neumático UIC es obligatorio (60).

✓ Se permite el empleo de frenos dinámicos como frenos adicionales tanto en frenado de servicio como de emergencia (60).

✓ El freno de emergencia solo se puede activar mediante el sistema de Control-Mando y Señalización a bordo (60).

✓ Si se emplea freno dinámico en la frenada de emergencia, debe controlarse mediante el mando principal de frenado (60).

✓ Las prestaciones de frenado deben estar controladas por sistema ETCS a bordo (62).

✓ La desaceleración máxima sobre la vía no debe exceder el valor de 2.5 m/s2 _(60). ✓ La adherencia máxima no debe exceder el valor de 0.15 (60).

La ETI Material Rodante – Vagones Mercancías (61) establece las prestaciones de frenado a cumplir por los vagones de mercancías, definidas mediante los valores máximos de distancia de parada, porcentaje de frenado y deceleración. Los valores a cumplir dependen del tipo de vagón y de la condición de carga y, por lo tanto, del caso de estudio.

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