10 AÑOS/10 HITOS DE I+D+i EN

EL SECTOR FERROVIARIO

ESPAÑOL.

Dr. Ing. Ignacio Jorge IglesiasDirector AdjuntoLaboratorio de Interoperabilidad Ferroviaria.CEDEX. Centro de Estudios y Experimentación del Ministerio de Fomento8 de Octubre de 2015

ASAMBLEA DE LA PLATAFORMA TECNOLÓGICA

FERROVIARIA ESPAÑOLA

X ANIVERSARIO

SUMARIO: 10 HITOS de I+D +i +10 Reflexiones sobre la I+D+i…

1. Hito 1: Civia III: Ultima generación de trenes de cercanías.

2. Hito 2: Desarrollos de Talgo: Avril, Tren de Arabia, tren híbrido…

3. Hito 3: Desarrollos innovadores en gestión de energía: SSEE reversibles,

almacenadores de energía…

4. Hito 4: Tecnologías de cambio de ancho. Nuevos trenes y cambiadores de ancho.

5. Hito 5: Desarrollo e integración de tecnologías propias en nuevos vehículos

ferroviarios de CAF.

6. Hito 6: Primera línea automática de metro en España. Convergencia ERTMS-CBTC .

7. Hito 7: Logros en la construcción de Infraestructura Ferroviaria: Túneles,

Viaductos, montaje de vía. El Cajón de Ensayos Acelerados.

8. Hito 8: Mejoras en las prestaciones del sistema ferroviario: Mantenimiento

inteligente, explotación y aerodinámica ferroviaria.

9. Hito 9: El ERTMS. Despliegue en España como pioneros de Europa. La

Interoperabilidad Ferroviaria.

10. Hito 10: Tecnología española para la Línea de Alta Velocidad Meca-Medina.

11. Y 10 reflexiones sobre la I+D+i ferroviaria española……..

1: Civia III: Ultima generación de trenes de cercanías

1. Los Civia no son un tren específico, sino una plataformatecnológica desarrollada por Renfe.

2. La primera remesa de Civia se encarga en el año 2000.

3. Los Civia I eran 14 trenes, 3 de la serie 462 y 11 de la serie464.

4. En junio de 2003 inicia las pruebas el primer tren Civia.

5. En octubre de 2003 Renfe encarga 83 trenes Civia II: 29 (463), 20 (464) y 34 (465). 43 trenes los fabricarán CAF-Siemens yotros 40 Alstom.

6. El día 20 de enero de 2004 entran en servicio comercial losprimeros Civia en la red de Cercanías de Madrid.

7. En enero de 2006 Renfe encarga otros 80 trenes, los Civia III,40 a CAF-Siemens y otros 40 a Alstom. 51 trenes de la serie465, 28 trenes de la serie 464 y un tren 463.

8. Adicionalmente al anterior pedido, Renfe adquiere 25 cochesmás para convertirlos de la serie 464 a la 465, por lo que laconfiguración final de Civia III será de 76 trenes de la serie 465,3 de la 464 y 1 de la 463.

Los nueve puntos básicos de los Civia

2: Desarrollos de Talgo: Avril, Tren de Arabia, tren híbrido…

2: Desarrollos de Talgo: Avril, Tren de Arabia, tren híbrido…

Tren AVRIL (Alta Velocidad Rueda IndependienteLigero)

Tren concebido como una plataforma flexible: Adaptable a diferentes anchos fijos

(1435, 1520 ó 1668) o ancho variable. Cuatro tensiones de alimentación

eléctrica o diesel-eléctrica. Gálibo ancho o estandar. Modificación del nº de coches.

Velocidad máxima 380 km/h Anchura de los coches de 3.200 mm. Hasta 600 viajeros en tren de 200m. Reducción de tara del 15%. Tracción desarrollada por Talgo, concentrada

en la parte baja de los coches extremos(concepto de tracción concentrada y pasajeros distribuidos).

Mejora de un 21% del coeficienteaerodinámico (con respecto al 112).

Reducción de un 20% del consume energético Asientos 3+2.

3: Desarrollos innovadores en gestión de energía:SSEE reversibles, almacenadores

de energía…SSEE reversiblesDesarrollo de SSEE-DC bidireccional capaz de devolver a red la energía de frenado. Basadas enconvertidores bidireccionalesde IGBTs. La energía devuelta puede variar entre el 8-25%.

Metro de Bilbao

3: Desarrollos innovadores en gestión de energía:SSEE reversibles, almacenadores

de energía…

Sistema cinético de almacenamiento de energía

Objetivo:

Desarrolo y construcción de un Sistema de almacenamiento de Energía cinética de 200 MJ-350 kw para almacenar la energía de frenado de lostrenes en las líneas convencionales (3 kV DC)

Características básicas:

Motor conmutado de reluctanciavariable+convertidor IGBTs DC/AC.

Volante de inercia de 6T, levitado sobre cojinetescerámicos, en atmosfera de baja presión (1mbar)

Hitos mas relevantes:

Centro de ensayos de Adif (CETRAFF) equipado enlas cercanías de Atocha conectado a catenaries de 3 kV dc y 25 kV ac

El almacenador cinético se ha probadoinicialmente en los laboratorios del CEDEX y mas tarde en el CETRAFF.

Scheme of KESS unit in Adif Power Systems Lab

CONVERTERSKESS

3 KV CC Catenary

3: Desarrollos innovadores en gestión de energía: SSEE reversibles, almacenadores

de energía…

4: Tecnologías de cambio de ancho. Nuevos trenes y cambiadores de ancho.

4: Tecnologías de cambio de ancho. Nuevos trenes y cambiadores de ancho.

PROYECTO UNICHANGER

Objetivos

Desarrollo de dos prototipos de cambiador en plataforma única con partes móviles: TCRS3 para tecnologías TALGO y CAF, y TCRS4 para todas las tecnologías (las dos españolas más polaca y la alemana)

Estudio de viabilidad de los sistemas de ancho variable en el mundo; campo de aplicación

Hitos concluidos

Construcción del primer prototipo del TCRS3 (acuerdo TALGO –CAF)

Instalación del primer prototipo del TCRS3 en el cambiador de Roda de Bará, en Mayo de 2010

Definición de Especificaciones del TCRS4SUW2000 Rafil/DB

TALGO RD CAF

5: Desarrollo e integración de tecnologías propias en nuevos vehículos ferroviarios

de CAF

En la última década CAF ha desarrollado un ambicioso programa de I+D con el objetivo final deldesarrollo e integración de tecnologías propias que les permita ser autónomos en el exigente mercado ferroviario actual.

CAF ha centrado sus esfuerzos en el "Desarrollo e integración de tecnologías propias en nuevos vehículos ferroviarios" , mediante las cuales:

Se han desarrollado nuevas familias de trenes como OARIS, URBOS, CIVITY, METROS, etc. Estos desarrollos se han basado en la utilización de tecnologías básicas ferroviarias como

dinámica, aerodinámica, etc… En estos trenes se instalan nuevos equipos embarcados propios en los que se implantan

desarrollos tecnológicos específicos:

Un ejemplo a seguir de esfuerzo en I+D propio….

Tracción Señalización (vía y embarcada) Control (TCMS) Almacenamiento y gestión de energía embarcada. Información sobre estado trenes etc… Electrónicas propias de control (VEGA)

Inversor de tracción y

auxiliares

Sistema de

acumulación de

energía

Sistema de control y

monitorización de vehículoSistema de señalización

5: Desarrollo e integración de tecnologías propias en nuevos vehículos ferroviarios

de CAFURBOS (Tren urbano sin catenaria)

Aerodinámica

Ruido / dinámica

EMCControl y monitorización de vehículo

E

ERTMS Fijo y embarcado

5: Desarrollo e integración de tecnologías propias en nuevos vehículos ferroviarios

de CAFOARIS (Tren de alta Velocidad)

6: Primera línea automática de metro en España.

Primera línea automática de

España en 2009

6: Primera línea automática de metro en España.

Convergencia ERTMS-CBTC

7: Logros en la construcción de Infraestructura Ferroviaria: Túneles,

Viaductos, montaje de vía. El Cajón de Ensayos Acelerados.

Montaje de vía

FOTOS

Tren carrilero

Descarga en vía paralela

Descarga en vía directora

Sistema para prescindir de vía

auxiliar, lanzando el carril sobre

las traviesas definitivas.

7: Logros en la construcción de Infraestructura Ferroviaria: Túneles,

Viaductos, montaje de vía. El Cajón de Ensayos Acelerados.

Construcción de grandes túneles

Túnel de Guadarrama LAV Madrid- Valladolid (28km). Quinto mas largo del mundo.

Túnel de Pajares (25km). Sexto mas largo en Europa

Túnel de la Cabrera. Record del mundo de perforation con TBM: 90 metros día.

7: Logros en la construcción de Infraestructura Ferroviaria: Túneles,

Viaductos, montaje de vía. El Cajón de Ensayos Acelerados.

Construcción de grandes Viaductos

Viaducto del Ulla, Viaducto mas alto de España (Pila mas alta, 117 m)

Viaducto de Contreras: uno de los viaductos con mayor luz (261 m)

Viaducto sobre el río Almonte: La singularidad de este viaducto viene marcada por la construcción de un elegante arco central de 384 m. Será record mundial de luz en puentes de arco de alta velocidad.

Viaducto de Catoira / Rio Ulla. Record del mundo de viaducto de tipología estructural de celosía metálica. 1,620 m de longitud y vano mayor de 240 m.

7: Logros en la construcción de Infraestructura Ferroviaria: Túneles,

Viaductos, montaje de vía. El Cajón de Ensayos Acelerados.

Tecnología de vía de tres carriles

El tercer carril consiste en una vía que permite las circulaciones de trenes tanto en ancho internacional como ancho ibérico, sobre las mismas vías.

7: Logros en la construcción de Infraestructura Ferroviaria: Túneles,

Viaductos, montaje de vía. El Cajón de Ensayos Acelerados.

El Cajón de Ensayos Ferroviarios del CEDEX

8: Mantenimiento inteligente ,Explotación y aerodinámica ferroviaria.

Proyecto MIFFO : Monitorización de InfraestructuraFerroviaria mediante Fibra óptica.

Proyecto SAEC : Auscultación continua de la plataforma ferroviariamediante Georadar

Proyecto Giralda Rail : Corrientes inducidas para la inspección superficial de carriles.

Proyecto OPTIRAL (europeo): Utilización de la “InteligenciaComputacional” en la toma de decisiones de mantenimiento.

Proyecto VIADINTEGRA y Fichas 2 y 9 CEDEX: Monitorización inteligente del comportamiento estructural de Viaductos Ferroviarios y secciones de vía.

8: Mantenimiento inteligente ,Explotación y aerodinámica ferroviaria.

Proyecto GRAIL2 : Utilización del Galileo para ERTMS L3.

Proyecto IFZONE: Eliminación de las zonas neutras en catenarias AC.

Proyecto Capacity 4 Rail: Incremento de capacidad de las redes europeas mediantemejoras de la infra y optimización de las operaciones.Proyecto MERLIN:

Gestión sostenible e inteligente de la energíapara sistemasferroviarios inteligentes

Proyecto RIVAS. Railway Induced Vibration Abatement Solutions

CEDEX-ADIF: Subbalasto bituminoso, zonas de transición, compactacion de la plataforma, Tunel Regajal…

8: Mantenimiento inteligente ,Explotación y aerodinámica ferroviaria.

Vuelo del Balasto: Campañas de mediday medidasmitigadoras.

Campañas de campo para toma de datos reales (AEROTRAIN, AURIGIDAS)

Evaluación del riesgo de levante de balasto

Medidas de Mitigación. Traviesa aerodinámica

Sistema de Protección de Viento Lateral (SPVL)

Un sistema que predice el viento lateral en lineas de altavelocidad y aplica las restricciones de velocidad requeridasa los diferentes tipos de trenes.

Proyecto CRUCE: Investigación del efecto del cruce de un tren de alta velocidad con un tren de mercancías

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24

Lleida-Barcelona Thales

L1 2008 /

Córdoba-Malaga Dimetronic

L1 2007 /

Madrid-Lleida / Ansaldo

L1 2006 /

Madrid-Sevilla LZB(1992)

ERTMS NSTM LZB (2007)

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More than 2000 Kms in commercial

operation with ERTMS with 17

interoperability cases tested .

L2 already in operation

The longest (1250 Kms) interoperable

HSL from Barcelona to Malaga:

Paradigm of interoperability ( 3 ETCS

suppliers plus STM LZB on track and a

different supplier for the EVC)

Zaragoza-Huesca / Alstom

L1- 2009

Madrid-Valencia-Albacete

Dimetronic L1 2010 /

Figueras-Perpignan

Ansaldo L1 2010 /

Madrid-Valladolid Thales

L1 2007 /

Orense-Santiago Thales

L1 2011 /

La Sagra-Toledo Thales

L1 2008

L2 Oct 2011

L2 2015

L2 2015

L2 2015

L2 2015

L2 2015

Bna-Figueras Thales

L1 2012 /

Albacete- Alicante Alstom

Only L2 March 2014

Madrid commuter lines Dimetronic-Thales

L1 2012- L2 2015

L2 2015

L2 2015

9: El ERTMS. Despliegue en España como pioneros de Europa. La Interoperabilidad Ferroviaria

25 362 train sets equipped with ETCS

HIGH SPEED/ LONG DISTANCE/ MEDIUM DISTANCES TRAINS

Train supplier Alstom Talgo Siemens Alstom CAF (Variable Gauge) Talgo (Variable Gauge)

9: El ERTMS. Despliegue en España como pioneros de Europa. La Interoperabilidad Ferroviaria

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Interoperability cases: Cross ERTMS Interoperability table

CROSS INTEROPERABILITY

IN SPAINTRACK EQUIPMENT

Alstom Ansaldo Bombardier Dimetronic Thales STM-LZB

ON

BO

AR

D E

QU

IPM

EN

T

Alstom S-100/104/114- 465

Ansaldo S-120/121

Bombardier S-130/730

Dimetronic 450/446/447

Siemens S-102/103- 252

Thales No On Board Unit from Thales in Spain

1 23 4

5 6

7 89 10

11 12

15

14

16

Pilot line

17Mad. Comm.

1113 10

9: El ERTMS. Despliegue en España como pioneros de Europa. La Interoperabilidad Ferroviaria

ERTMS works!!!

ERTMS reliability and punctuality in Madrid-Barcelona HSLKms betweenincidences

* L2 started in October 2011** Line was extended in L1 up to Barcelona*** Line was extended in L1 up to French border

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000Level 1

Level 2

Cumulative L1

Cumulative L2

Level 1 2006 2007 2008 2009 2010** 2011 2012***2013 2014 Level 2 2011* 2012 2013 2014

Punctuality (delay <5’)

95,000%

96,000%

97,000%

98,000%

99,000%

100,000%

Level 1

Level 2

Level 1 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Level 2 2011 2012 2013 2014

9: El ERTMS. Despliegue en España como pioneros de Europa. La Interoperabilidad Ferroviaria

9: El ERTMS. Despliegue en España como pioneros de Europa. La Interoperabilidad

Ferroviaria

Real RBC DimetronicMadrid – Levante Line

Real EVC ALSTOM

Simulators with real project data for:• Interlockings• Train dynamics,• Train odometry• Track circuits and switches• Routes.• Balise telegrams…….

RBC and OBU are integrated and tested in the lab connected to all the simulators reproducing: a) the real

train dynamics and b) track circuits occupancy, interlocking selected routes and balise telegrams.

LIF del CEDEX

10: Tecnología española para la Línea de Alta Velocidad Meca-Medina.

Características principales

Longitud 450 Kms

Velocidad 300 km/h

Presupuesto 7.000 M€

Suministro Montaje de vía (1435 mm)Catenaria y SSEE (25 kV)Señalización (ERTMS N2)Telecomunicaciones (GSM-R)Material rodante (33+23)Explotación y Mantenimiento (12 años)

Estaciones La Meca, Jeddah, Aeropuerto de Jeddah, KAEC y Medina

Consorcio Renfe Operadora (26,9%), Adif(21,5%), Ineco (1,47%), Talgo (17,5%), OHL(6,21%), Dimetronic (5,18%), Indra (4,63%), Copasa(6,76%), Cobra (5,30%), Inabensa (1,40%), Imathia (2,21%) y Consultrans(0,94%)

Talleres Taller de mantenimiento de primer nivel en La MecaTaller de mantenimiento de segundo nivel PK 125Depósito en Medina

10: Tecnología española para la Línea de Alta Velocidad Meca-Medina.

10 Reflexiones sobre la I+D Ferroviaria

1. Se debe continuar con el esfuerzo inversor que se hizo en la primera parte de estos 10 años y que debido a la crisis se vio frenado.

2. La I+D “no se puede comprar”, se puede “invertir en I+D” pero se debe hacer paso a paso, basada en el conocimiento y en esfuerzo continuado en el tiempo de formación de equipos.

3. Los proyectos megalómanos no conducen a ninguna parte. Es imposible saltar de repente al primer puesto de la I+D mundial .

4. La I+D, como herramienta de riqueza de un país, debe necesariamente ser económicamente rentable.

5. El “que inventen otros”, irónicamente dicho por Unamuno, y que aún permanece en el subsconciente colectivo, debe ser necesariamente desterrado de nuestro país.

6. Es imprescindible el papel de las entidades públicas (Renfe y Adif) como tractores y posteriores usuarios finales de la I+D ferroviaria.

7. La colaboración internacional es uno de los pilares de una I+D rentable.

8. La I+D se debe dirigir al incremento de las tecnologías de más valor añadido. El entorno ferroviario debe potenciar la sinergia con otras áreas de conocimiento.

9. Tenemos una gran oportunidad en el ámbito ferroviario auspiciados por el gran éxito de la alta velocidad española.

10. Un país sin I+D será necesariamente un país pobre ( ¡a no ser que encontremos petróleo!)

10 Reflexiones sobre la I+D Ferroviaria

If you think that knowledge is expensive, try ignorance

Derek BokEx Presidente de Harvard University

I+D+i

Muchas gracias por vuestraamable atención