Energía distribuida

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En el transporte ferroviario , la potencia distribuida ( PD ) es un término genérico que se refiere a la distribución física (en puntos intermedios a lo largo de la longitud de un tren ) de grupos de potencia motriz separados. Dichos "grupos" pueden ser unidades individuales o múltiples, ^[1] y se controlan de forma remota desde la locomotora líder . La práctica permite colocar locomotoras en cualquier lugar dentro de la longitud de un tren cuando la operación estándar de unidades múltiples (MU) es imposible o poco práctica. La PD se puede lograr por medios inalámbricos (conectividad RF) o cableados (tren en línea). Los sistemas cableados que ahora ofrecen varios proveedores utilizan el cableado ya existente en todo un tren equipado con frenos neumáticos controlados electrónicamente (ECP).

Desde la década de 1960, la tecnología de distribución eléctrica de los ferrocarriles ha estado dominada por una empresa, Harris Controls (originalmente Harris Corporation —Controls & Composition Division, posteriormente adquirida por General Electric—la división ahora conocida como GE Transportation), que ha fabricado y comercializado un sistema de control por radio patentado con el nombre comercial de Locotrol , que es el sistema DP inalámbrico predominante en uso en todo el mundo hoy en día.

Con sus orígenes en los primeros tiempos de la tecnología SCADA para el control remoto de tuberías y servicios eléctricos, y a partir de un concepto inicial del presidente de Southern Railway, DW Brosnan, Locotrol fue un producto de North Electric Company (Galion, Ohio), que luego fue adquirida por Radiation Inc. (Melbourne, Florida) y, a su vez, adquirida por Harris Corporation (también con sede en Melbourne). La tecnología naciente se probó por primera vez en Southern Railway en 1963, y los primeros sistemas de producción se instalaron en Southern Railway en 1965.

En los primeros años de esta tecnología, WABCO también tuvo, durante un período relativamente breve, un sistema competidor llamado "RMU" (Remote Multiple Uniter), que se instaló en algunos ferrocarriles norteamericanos. Sin embargo, este sistema no prevaleció y pronto dejó de fabricarse. Antes de que North Electric adquiriera el nombre patentado Locotrol , el producto se conocía como "RCE" (Radio Controlled Equipment) o "RCS" (Radio Control System) y las unidades principal y remota como "master" y "slave". Sin embargo, el fabricante no utilizó formalmente los términos coloquiales de master y slave . En cierta jerga ferroviaria estadounidense, los trenes Locotrol se conocen como "trenes de radio".

El mayor beneficio de la potencia distribuida (y la razón para el desarrollo del concepto original) es la reducción de las fuerzas de tracción del mecanismo de tracción , lo que permite un aumento general del tamaño de los trenes sin exceder la fuerza del mecanismo de tracción, mediante el uso de locomotoras en la mitad o en el extremo del tren. ^[2] También existen posibles beneficios para el manejo de los trenes. En un perfil de vía ondulado, un operador hábil puede manipular las salidas de potencia relativas (así como las aplicaciones de frenos dinámicos y de aire) para minimizar el rodaje de entrada y salida de la holgura del enganche en todo el tren. ^[3]

La reducción de las fuerzas de tiro a lo largo de un tren reduce la fuerza lateral entre la rueda y el riel en las curvas, lo que reduce el consumo de combustible y el desgaste de varios componentes del tren de rodaje, así como la posibilidad de un descarrilamiento de la vía principal.

Otro beneficio es la aplicación más rápida de los frenos de aire . Como todo el control de frenado en un tren convencional se establece en la cabeza del tren, los cambios de presión en la tubería de freno iniciados por el operador pueden tardar varios segundos en propagarse a lo largo del tren. En el funcionamiento con DP controlado por radio, los frenos se activan en las locomotoras remotas casi simultáneamente con el comando iniciado en la locomotora líder, lo que proporciona una respuesta de los frenos de aire más uniforme en todo el tren.

La principal desventaja es el tiempo de funcionamiento necesario y la configuración de vías necesaria para añadir y quitar unidades de locomotoras adicionales. Las desventajas secundarias son los costos asociados con el equipamiento de las locomotoras con el aparato de control adicional y la posibilidad de pérdida intermitente de la señal de telemetría. Esto último se conoce como "interrupción de la comunicación" y se soluciona mediante la inclusión de programas de software a prueba de fallos.

La potencia distribuida no debe confundirse con la operación de unidades múltiples, que es una capacidad, que generalmente se encuentra en todas las locomotoras, que conecta varias locomotoras directamente entre sí a través de cables MU y líneas de control de frenos de aire. La operación MU en América del Norte está diseñada para que dos locomotoras equipadas de esta manera, y sin importar la edad y el fabricante, puedan acoplarse entre sí y operarse como una sola locomotora por un operador en la cabina de la unidad líder. Esto se logra a través de un cable MU de 27 pines y la conexión de tres líneas de aire adicionales separadas del tubo de freno (a veces también llamado "línea de tren"). DP es una disposición completamente separada para controlar locomotoras que están separadas físicamente de la(s) unidad(es) líder y, por lo tanto, es imposible conectarlas a través de una unión múltiple.

La primera locomotora que va a la cabeza del tren se denomina "unidad líder" y las "unidades remotas" pueden ubicarse en posiciones separadas a lo largo del tren. Cada unidad remota DP puede conectarse mediante MU a otras unidades en esa posición para proporcionar una o más "unidades remotas".

La configuración y la conexión de las unidades de control y de control remoto de DP es bastante sencilla, y los frenos neumáticos de las unidades remotas también deben configurarse correctamente para permitir que el sistema funcione correctamente. El sistema elige automáticamente una frecuencia disponible durante el proceso de conexión para que otros trenes de DP cercanos no se vean afectados. En un patio abarrotado o en un terreno montañoso o accidentado, no es raro que la conexión se pierda temporalmente.

Mientras no haya una aplicación de freno de emergencia o penalización que elimine el enlace, el sistema se reconectará automáticamente o el operador puede intentar reconectarse manualmente. Originalmente, la pérdida de conexión causaba que las unidades remotas permanecieran en la última posición de aceleración o frenado dinámico ordenada. Las versiones posteriores del sistema y las actualizaciones de software generalmente reducen la configuración de potencia de la unidad remota a Notch 4 de manera predeterminada si se pierde el enlace.

Aunque las señales DP de las unidades líder a las remotas (y viceversa) son nominalmente instantáneas, en realidad generalmente toma al menos unos segundos para que una unidad remota responda a una señal del líder y para que el cambio de estado aparezca en la pantalla DP en la cabina de la locomotora líder.

En un principio, la energía distribuida sólo podía suministrarse en una ubicación intermedia dentro de un tren. Estos sistemas precursores (Locotrol 102-105 y Locotrol II) requerían que se conectara un vagón de relevo de radio mediante un cableado de puente MU estándar a la(s) locomotora(s) remota(s) para proporcionar los comandos de control por radio y facilitar las señales de retroalimentación. Más tarde, Locotrol II evolucionó hacia el sistema "universal" en el que el equipo de control por radio podía instalarse en las propias locomotoras. Con esta opción, el vagón de relevo, conocido también como RCU (unidad de control remoto) o LRC (control remoto de locomotora), se volvió redundante.

El siguiente desarrollo fue el Locotrol III, compatible con el sistema de frenos de aire CCB de Knorr-Bremse / New York y con el equipo de frenos electrónicos para locomotoras EPIC de Wabtec , y que permite la ubicación de varias unidades remotas. La última versión de este equipo es el LEB (freno electrónico Locotrol), que integra la tecnología GE Locotrol con el freno CCBII de KB/NYAB.

La energía distribuida (como "Locotrol") se utiliza en Estados Unidos , Canadá , China , Australia ( Queensland , la región de Pilbara en Australia Occidental y en el suroeste de Australia Occidental), Brasil, Alemania, Rusia y Sudáfrica . ^[4] También está (o ha estado) en funcionamiento regular en trenes unitarios en India, Mauritania y México, y casi llegó a funcionar tanto en Irán antes como después de la revolución.

En el sur de Australia Occidental, el Locotrol se utiliza en la configuración de "frenos de cola" en lugar de específicamente para la operación de trenes largos. Con la reciente llegada de los frenos neumáticos controlados electrónicamente (ECP), ya sea cableados o controlados por radio, y la electrónica integrada para el control de locomotoras y los sistemas de visualización de la cabina del operador, ahora se puede proporcionar DP a través del medio de comunicación de frenos ECP, y otros fabricantes pueden proporcionar esta capacidad. Un sistema DP reciente ^{[¿ cuándo? ]} de Wabtec, llamado PowerLink (que puede ser cableado o inalámbrico) se está utilizando en Queensland en trenes de carbón de vía estrecha y en el norte de Australia Occidental en trenes de mineral de hierro de vía estándar.

La energía distribuida en una configuración cableada (utilizando la línea de tren ECP) ​​se está volviendo cada vez más común en las operaciones de trenes unitarios de transporte pesado de América del Norte y Australia.

El término "top and tail" se utiliza para describir una operación en la que hay una locomotora en cada extremo del tren, generalmente para facilitar el cambio de dirección en una ubicación terminal donde no es posible hacer circular la fuerza motriz alrededor del tren (es decir, intercambiar las locomotoras de un extremo del tren al otro); esta disposición no se utiliza específicamente para operar trenes más largos o más pesados. La operación "top and tail" no se utiliza generalmente con energía distribuida, aunque dicha configuración podría usarse como tal. Un uso de una configuración "top and tail" con energía distribuida es en el cinturón de trigo de Australia Occidental, en el que Locotrol proporciona una solución operativa en lugar de aumentar el tamaño del tren.

La descripción no debe confundirse con push-pull , que se refiere específicamente a una configuración de tren (generalmente asociada con trenes de pasajeros) en la que la fuerza motriz se encuentra en un solo extremo del tren. En esta última configuración, el tren puede ser operado desde el extremo sin energía mediante el puesto de control de un operador (el "vagón de cabina") en ese extremo del tren.

En un sistema de tracción distribuida no hay locomotoras, sino que la potencia se distribuye a lo largo del tren mediante múltiples motores de tracción . Una unidad múltiple eléctrica es un ejemplo de este sistema. ^[5]

• Locotrol
• Locomotora de control remoto

• RailWA: Locotrol Workings – Imágenes de las operaciones de Locotrol en el sur de Australia Occidental