JetTrain - JetTrain

La locomotora JetTrain experimental de Bombardier recorrió América del Norte en un intento de principios de la década de 2000 por elevar el perfil público de la tecnología.

El JetTrain fue un concepto experimental de tren de pasajeros de alta velocidad creado por Bombardier Transportation en un intento de hacer que el servicio de alta velocidad al estilo europeo sea más atractivo financieramente para los ferrocarriles de pasajeros en toda América del Norte . Fue diseñado para usar los mismos vagones basculantes derivados de LRC que los trenes Acela Express que Bombardier construyó para Amtrak en la década de 1990, que usaban locomotoras totalmente eléctricas. A diferencia del Acela, impulsado eléctricamente por líneas aéreas , el JetTrain habría utilizado una combinación de un motor de turbina de gas de 4.000 caballos de fuerza (3,0 MW), un motor diésel de baja potencia, una caja de cambios reductora y dos alternadores para alimentar motores eléctricos de tracción. . Esto le habría permitido funcionar a altas velocidades en líneas no electrificadas.

Descripción

Motores de turbina de gas

Artículos principales: Turbina de gas y Tren de turbina de gas.

Los motores de turbina utilizan hasta un 65% de la potencia generada total para hacer funcionar el compresor en la parte delantera del motor. Esto significa que cuando el motor está en ralentí, sin producción neta de energía, el motor sigue quemando el 65% del combustible que consumiría a máxima velocidad. Esto hace que los motores de turbina sean atractivos solo en funciones en las que funcionan con configuraciones de alta potencia durante largos períodos de tiempo, como es el caso de los aviones, la generación de energía o el servicio de trenes de largo alcance. Por lo general, no son atractivos en roles en los que el funcionamiento con baja potencia es común, razón por la cual tampoco han tenido éxito en los automóviles.

Cuando el combustible para aviones era muy económico en las décadas de 1950 y 1960, las ventajas mecánicas del motor, su simplicidad inherente y su peso muy ligero, compensaron el aumento de los costos de combustible. Durante las décadas de 1950 y 1960 se introdujeron varios diseños de trenes de baja velocidad propulsados ​​por turbinas, incluidos motores de pasajeros y de carga. En la década de 1960 también se diseñaron varios trenes de pasajeros de alta velocidad, incluido el UAC TurboTrain en América del Norte, el British Advanced Passenger Train (APT) y el francés TGV 001 .

En la década de 1970, especialmente después de la crisis del petróleo de 1973 , estas ventajas ya no eran suficientes para superar el aumento de los costos del combustible, y la mayoría de los diseños de trenes basados ​​en turbinas desaparecieron. Si bien dos grandes clases de vagones interurbanos propulsados ​​por turbinas de gas (ETG y RTG) continuaron utilizándose en Francia hasta aproximadamente el año 2000, tanto el TGV como el APT cambiaron a operación totalmente eléctrica, con la instalación de líneas aéreas para apoyarlos. En América del Norte, donde los fondos para mejorar las líneas ferroviarias eran limitados, la operación eléctrica era solo una opción para las rutas más transitadas y sigue siendo poco común. Canadian National Railway (CN) y Via Rail continuaron operando sus TurboTrains hasta principios de la década de 1980, antes de que también fueran reemplazados por unidades diesel-eléctricas, como el tren LRC . Amtrak continuó ejecutando Rohr Turboliners hasta aproximadamente 2003.

JetTrain

Otro cambio que ha tenido lugar en las últimas décadas es el uso generalizado y la estandarización de la potencia de la cabecera (HEP) para proporcionar electricidad al resto del tren para ejecutar los controles ambientales y los sistemas de entretenimiento. Dado que estos requisitos de potencia son bastante constantes, incluso mientras el tren está estacionado, no es raro usar un motor separado solo para esta función, altamente sintonizado con estas necesidades operativas.

El concepto JetTrain amplía esta idea utilizando el mismo motor HEP para proporcionar potencia motriz durante la operación a baja velocidad, evitando los problemas con la eficiencia del combustible de la turbina en configuraciones de baja potencia. El concepto JetTrain utiliza solo este motor mientras se mueve por el área de la estación y los patios de distribución. Una vez que el tren ha salido del patio de maniobras, se pone en marcha el motor de turbina, un Pratt & Whitney Canada PW150 de 3.750 kW (5.029 shp) (llamado ST40 en esta función) y el tren acelera a la velocidad operativa. El motor de turbina está adaptado del servicio de helicópteros, teniendo el beneficio de más de 50 años de desarrollo en ese servicio para mejorar su eficiencia operativa y confiabilidad. Está adaptado para operar con combustible diesel de locomotora regular, de modo que no es necesario construir instalaciones especiales de abastecimiento de combustible para introducir las locomotoras de turbina en las líneas ferroviarias existentes. El motor diesel por sí solo puede hacer funcionar el tren a velocidades de hasta 50 km / h (31 mph) cuando está vacío, y la turbina aumenta esa velocidad a 240 km / h (149 mph). Los dos motores están engranados juntos en una sola caja de cambios que alimenta un generador para proporcionar energía a cuatro motores de tracción, idénticos a los del Acela Express totalmente eléctrico . El generador es el motor de un tren TGV , que funciona a la inversa del funcionamiento normal, donde en lugar de estar conectado a la energía eléctrica y producir rotación, gira y produce energía eléctrica.

La principal ventaja de utilizar la turbina para la parte de alta velocidad es su pequeño tamaño físico y su peso ligero. El motor de turbina es aproximadamente del tamaño de un escritorio de oficina común y pesa solo 400 kg (882 lb), mientras que un motor diesel convencional de la misma potencia mide aproximadamente 5 m (16 pies) de largo y pesa hasta 10,000 kg (22,046 lb). ). El uso de la turbina reduce el peso de los vehículos motorizados; el coche motor JetTrain pesa 215.000 libras (97,5 t) y tenía un peso no suspendido por eje de 5.530 libras (2.508 kg). Esto se compara con el EMD F40PH ampliamente utilizado que pesa 260.000 lb (117,9 t) con un peso por eje de 8.540 lb (3,9 t). Esta reducción de masa por eje ejerce una tensión considerablemente menor en los rieles, lo que permite que el tren funcione a velocidades más altas sin cambios en la plataforma del riel.

Con un solo automóvil motorizado que remolcaba siete automóviles de pasajeros, el JetTrain podía alcanzar los 170 km / h (106 mph), aunque su máxima "velocidad de equilibrio" era de 220 km / h (137 mph). Con dos vagones de potencia, uno en la parte delantera y otro en la parte trasera, el tren podía alcanzar los 240 km / h (149 mph), con una velocidad máxima de 265 km / h (165 mph). Un tren completo normalmente constaría de dos vagones a motor, uno en cada extremo, junto con hasta 11 vagones de pasajeros. Los vagones de pasajeros basculantes son versiones de los utilizados en el Acela, y su linaje se remonta al tren basculante LRC de Bombardier introducido en la década de 1980. En el servicio de pasajeros de alta velocidad, el JetTrain sería muy eficiente. Debido a su peso más ligero y su motor moderno, el JetTrain tiene emisiones de gases de efecto invernadero que son un 30% más bajas que una unidad diésel que funciona a las mismas velocidades. El motor es prácticamente silencioso incluso a plena potencia: en funcionamiento, el tren tiene el mismo volumen que el Acela totalmente eléctrico.

Historia

Controles del JetTrain

El JetTrain se originó en 1997 en el Programa de trenes de alta velocidad de próxima generación de la Administración Federal de Ferrocarriles (FRA) ( https://ieeexplore.ieee.org/document/395175 ) para desarrollar tecnologías de trenes de alta velocidad para servicios en rutas fuera del Corredor Noreste —Donde los volúmenes de rutas podrían no ser lo suficientemente grandes como para hacer de la electrificación una opción. La FRA buscó un socio industrial que estuviera dispuesto a invertir al 50%, y el portavoz de FRA, Warren Flatau, comentó: "Bombardier es la empresa que dio un paso al frente cuando hicimos correr la voz de que estábamos interesados ​​en realizar este proyecto. Creemos que el proyecto tiene un gran potencial para lograr los servicios de alta velocidad que la gente de todo el país está deseando ". El acuerdo final se firmó en octubre de 1998, con la FRA y Bombardier invirtiendo cada uno $ 13 millones en el primer prototipo de locomotora, que se construyó en la nueva planta de Bombardier Mass Transit Corporation en Plattsburgh, Nueva York .

El prototipo de locomotora se completó en junio de 2000. Incluía el sistema de propulsión de turbina pero no implementó el enfoque de motor diesel de baja velocidad. Las pruebas de seguridad comenzaron en el Transportation Technology Center ( Pueblo, Colorado ) en el verano de 2001, donde alcanzó una velocidad máxima de 156 millas por hora (251 km / h). Luego, el prototipo fue llevado a un recorrido por sitios potenciales de alta velocidad. Su objetivo principal era el Florida Overland Express para el servicio de pasajeros entre Orlando y Tampa en los Estados Unidos. En apoyo de este programa, el prototipo visitó Miami el 7 de octubre de 2003 y Orlando el 11 de octubre. El sistema de Florida estaba originalmente programado para abrirse en 2009, pero se le negó la financiación en un referéndum en 2004, después del inicio de las etapas de ingeniería de detalle.

En Canadá, Bombardier y Via Rail presentaron una propuesta para utilizar JetTrains en el concurrido corredor de la ciudad de Quebec-Windsor de Via como parte de su propuesta ViaFast , pero no pudieron obtener fondos del gobierno nacional. En enero de 2008, los primeros ministros de Ontario y Quebec anunciaron un estudio de viabilidad para el Corredor, dando otra oportunidad a los trenes de alta velocidad. El Instituto Van Horne también completó un estudio con Bombardier sobre la idoneidad del servicio JetTrain entre las dos ciudades más grandes de Alberta , Edmonton y Calgary . Otras posibilidades incluían nuevas líneas en Texas y Las Vegas.

En el Reino Unido, el JetTrain se ha propuesto como reemplazo del HST diesel-eléctrico de 125 millas por hora (201 km / h) . Las revistas ferroviarias australianas han sugerido el JetTrain como una opción viable para el tren de alta velocidad en Australia para complementar el XPT (una versión del HST británico) y el Tilt Train .

Bombardier mantuvo conversaciones con el gobierno del estado de Yucatán , México , para el desarrollo del Tren Rápido Transpeninsular , un proyecto que tiene como objetivo conectar la capital del estado de Mérida con los centros turísticos de la Riviera Maya como Cancún y las Ruinas Mayas de Chichén Itzá . Según la gobernadora Ivonne Ortega , el tren debe circular con diésel a una velocidad media de 160 km / h, para lo que Bombardier consideró adecuado el uso del JetTrain.

A partir de 2019, la locomotora de turbina de demostración se almacenó en el Centro de Tecnología de Transporte.

Ver también

Referencias

Bibliografía

Otras lecturas

enlaces externos