La armonización de los sistemas de control de las redes ferroviarias ofrece interoperabilidad internacional e importantes ahorros en costes de inversión y mantenimiento, además de un manejo más fácil. SKF contribuye a este desarrollo con sus sensores de odometría SKF Axletronic.

Tecnología

Hoy, los trenes de alta velocidad, que circulan a 300 km/h, han cambiado la geografía de Europa, y las distancias entre grandes ciudades ya no se cuentan en kilómetros, sino más bien en horas de TGV, ICE, Eurostar, Talgo o de otros trenes. Los ferrocarriles de alta velocidad representan la solución a las necesidades de movilidad sostenibles y simbolizan el futuro del sector del transporte de pasajeros.

Armonización del sistema
La necesidad y el apoyo a la armonización de los sistemas de control ferroviario se hace patente considerando que en toda Europa hay instalados 20 sistemas de señalización y control diferentes. Históricamente, dichos sistemas se crearon a nivel nacional sin tener en cuenta normas técnicas y operativas internacionales comunes. El tren europeo de alta velocidad THALYS que enlaza París con Bruselas tiene que ir equipado con siete sistemas de señalización y control. Esto ocasiona costes enormes en inversiones y mantenimiento del material, junto con un mayor riesgo de averías y los retos de un manejo complicado, incluyendo la formación necesaria del maquinista y el aumento de carga de trabajo. Con siete sistemas distintos a bordo y la necesidad de diseños personalizados para cada ruta específica, el coste de los convoyes de la línea de alta velocidad París – Bruselas – Colonia/ Ámsterdam se incrementa en el 60%. Estas barreras técnicas han sido un cuello de botella para la interoperabilidad internacional.

Dicha situación está cambiando a medida que Europa avanza hacia una mayor integración ferroviaria. Hoy la industria de transporte ferroviario internacional está implementando un sistema común.

Sistema de gestión europeo
Los sistemas de gestión del tráfico velan por un funcionamiento seguro y eficiente de los trenes en las vías férreas, supervisan las velocidades apropiadas en cada tramo y evitan colisiones con otros trenes. Actualmente el Sistema de Gestión del Tráfico Ferroviario Europeo (ERTMS) incorpora dos funciones básicas, comunicación y control:

La función de comunicación, GSM-R, se basa en el estándar de GSM, pero usa diferentes frecuencias y ofrece ciertas funciones avanzadas. Es un sistema de radiofrecuencia utilizado para intercambiar información de voz y datos entre el equipo instalado en vía y el de a bordo.
La función de control en el Sistema Europeo de Control de Trenes (ETCS) es básicamente realizada por una computadora embarcada, la Eurocab, que compara la velocidad del tren con la velocidad máxima permitida en ese tramo, y si se rebasara reduce inmediatamente la marcha.

Con el ETCS, mediante un dispositivo montado en la vía denominado Eurobaliza, se envía información al tren, permitiendo continuamente actualizar el perfil de velocidad máxima permitida. En líneas en las que hay señalización en la vía (señales luminosas y letreros de tráfico que permiten al maquinista saber la velocidad permitida), permite que esta información pueda ser transmitida por semáforos (señales luminosas) estándar situados a lo largo de la vía y conectados a las Eurobalizas. Este sería el modo de funcionamiento del nivel 1 del ETCS.

En el nivel 2 del ETCS, la información se transmite por radio (GSM-R), y ya no se precisa señalización junto a la vía. Esto proporciona ahorros sustanciales en inversiones y en mantenimiento. La posición de los trenes en este caso siguen detectándola los sistemas situados en vía.

En el nivel 3 del ETCS, el propio tren comunica la situación de su extremo posterior, lo que permite optimizar la capacidad de la línea y reducir aún más el equipo en vía. En todos los niveles del ETCS, la computadora Eurocab instalada en el tren compara la velocidad del convoy con la máxima permitida y reduce la marcha siempre que sea preciso.

La Asociación Europea para la Interoperabilidad Ferroviaria ha establecido una especificación técnica de interoperabilidad (TSI) para respaldar que se implemente la armonización en Europa. La TSI es el resultado de consultas a compañías ferroviarias y fabricantes de sistemas y subsistemas que están a favor de implantar el ERTMS. El ERTMS será obligatorio en Europa en cualquier nueva instalación o renovación de sistemas de señalización en varios corredores ferroviarios. El ETCS también cumple con los requisitos de otros sistemas de protección de trenes automáticos como el italiano SCMT (Sistema Controllo Movimentazione Treno) y el español ASFAD (Aviso de Señales y Frenado Automático Digital).

Sensor de odometría SKF axletronic
Un número cada vez mayor de vehículos ferroviarios nuevos usan sensores de odometría, es decir, incorporan sistemas que indican la distancia recorrida. Los sensores de odometría también son útiles para el ETCS. Los vehículos nuevos y existentes pueden modernizarse fácilmente con sensores de odometría Axletronic de SKF, una solución desarrollada por SKF que ya se ha usado con éxito en trenes de Alstom y Ansaldo.

La solución SKF Axletronic es una plataforma flexible para cajas de grasa de ferrocarriles, con opción de detección no sólo de velocidad, sino también temperatura, vibración y sentido de rotación. Estas señales pueden usarse para:

Sistemas de odometría, tanto el que incorpora el ETCS como otros ATP.
Registrar la velocidad de rotación del eje, empleada para la protección contra bloqueo/deslizamiento y en la unidad de control de tracción.
La señal de la temperatura del rodamiento para el sistema de monitorización de estado embarcado.
La detección de la dirección del movimiento.
La aceleración vertical y/o lateral del eje empleado en los sistemas de monitorización.

Fundamentalmente, son dos las configuraciones de la solución SKF Axletronic disponibles para la industria ferroviaria, dependiendo de dónde se halle situado el sensor. Estas son:

sensor instalado en la obturación del rodamiento como parte integral de la unidad de rodamiento de caja de grasa
sensor instalado en la tapa delantera de la caja de grasa, sin interferir con la unidad de rodamiento de la caja.

Sensor para rodamientos
En este caso, las unidades de rodamientos prelubricadas y obturadas pueden basarse en diseños de rodamientos de rodillos cónicos y cilíndricos, provistos de sensores de odometría integrados. Las obturaciones de la unidad de rodamiento alojan los sensores. Se trata de una solución inteligente y sencilla que ahorra espacio, peso y componentes.

Sensor para cajas de grasa
En algunos casos, los clientes precisan unidades de rodamientos convencionales sin modificar. Entonces los sensores de odometría se ofrecen para integración con la tapa delantera de la caja de grasas. Esta solución es especialmente valiosa para modernizar el material rodante en uso, así como para ayudar a los fabricantes de equipo ferroviario a proporcionar la señal de odometría en sus cajas de grasa sin necesidad de realizar cambios en el diseño del cuerpo de ésta. El sensor de odometría se coloca en la tapa delantera de la caja de grasa y puede usarse con un rodamiento de caja de grasa de cualquier tipo y fabricante.

Ventajas de SKF Axletronic
Con la solución de SKF puede obtenerse un sistema redundante e independiente mecánica y eléctricamente de sensores de odometría mediante las distintas configuraciones que permite adoptar esta solución. Otra ventaja es que puede emplearse el diseño de eje y caja de grasa original sin modificaciones.

El sensor de odometría SKF Axletronic es modular y permite ser personalizado según los requisitos individuales del cliente. La instalación es muy simple y no precisa ajuste ni calibración alguna.
El sensor de odometría SKF Axletronic tiene un diseño sin contacto y sin componentes expuestos a desgaste. Permite realizar un control de todas sus señales e independientemente de su manguera exterior, sin mover el tren o el conjunto eje-rueda. No precisa mantenimiento posterior.
Otro de los avances principales es que deja el «extremo del eje libre.» Esto, en comparación con los sensores de odometría convencionales, supone una gran ventaja, pues estos últimos están diseñados para instalarse en el extremo de la tapa delantera, y necesitan conexión mecánica al eje de ruedas mediante una pequeña barra adicional que debe ser soportada en uno de sus extremos por rodamientos y obturaciones. Por ello, estos diseños convencionales precisan más espacio, adicionan más masa no suspendida y bloquean la interfaz de los dispositivos de retorno a tierra, necesarios en la mayoría de las cajas de grasa de material rodante, para evitar el paso de corriente eléctrica a través del rodamiento de caja de grasa.

SKF Axletronic es una marca del Grupo SKF.