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Caractersticas de diseo de la red europea de alta velocidad 3

CAPTULO 2

CARACTERSTICAS DE DISEO DE LA RED EUROPEA DEALTA VELOCIDAD

Hace ya ms de 23 aos, el 27 de septiembre de 1981, se puso en servicio la primera lnea dealta velocidad europea que une Pars y Lyon en tan slo dos horas, en lugar de las cuatro horasnecesarias por la lnea tradicional. Desde entonces, la red ferroviaria europea de altasprestaciones ha superado los 3.800 km de extensin y un importante nmero de lneas seencuentran actualmente en construccin o en fase de proyecto. A lo largo de estos aos, losprincipales criterios de proyecto de las nuevas infraestructuras ferroviarias de alta velocidad hanido evolucionando. Evolucin debida, bsicamente, al progreso experimentado por el material yjustificada por las mayores exigencias de la demanda.

En el presente captulo analizaremos la evolucin de los principales criterios de diseo

utilizados en el proyecto de las infraestructuras ferroviarias de alta velocidad, as como surepercusin econmica en el coste de las nuevas lneas. Para ello, en primer lugar, consideramosconveniente hacer un breve repaso de las lneas que se encuentran actualmente en servicio y delas que lo harn en los prximos aos.

2.1. LAS LNEAS EUROPEAS DE ALTA VELOCIDAD

2.1.1. Origen, desarrollo y estado actual

El rpido desarrollo de las infraestructuras viarias y la generalizacin de los servicios areosfomentaron en los aos 60 el declive del modo ferroviario. La mayor parte de la red ferroviariaeuropea haba sido construida en el siglo pasado, de manera que no permita alcanzar elevadasvelocidades, en ningn caso superiores a 160 km/h, por lo que la cuota de mercado delferrocarril disminua progresivamente. En este contexto y, tras el xito de la primera lnea dealta velocidad en Japn en 1964, se empez a plantear en Europa la posible construccin denuevas infraestructuras ferroviarias de alta velocidad que permitiesen alcanzar mayoresvelocidades y que resolviesen los problemas de capacidad existentes en ciertas relacionesferroviarias. En el presente apartado analizaremos el desarrollo de la red de alta velocidad encada uno de los pases europeos, cuyo estado actual se muestra en la figura 2.1.

En 1966 la SNCF francesa empez a estudiar la construccin de lneas ferroviarias de altasprestaciones. As, en 1976 comenzaron las obras de la lnea de alta velocidad entre Pars yLyon, denominada TGV Sud-Est, cuyo primer tramo fue puesto en servicio en 1981. Dos aosdespus fue abierto a la explotacin el resto de la lnea, extendindose as a lo largo de 410 km.Con una velocidad mxima de 270 km/h, dicha lnea fue un autntico xito comercial,financiero y tcnico que permiti enlazar ambas localidades en 2 horas, frente a las 4 horasnecesarias por la lnea clsica. Este xito propici la extensin de la red de alta velocidadfrancesa, que en entre 1989 y 1990 puso en servicio una segunda lnea, de 280 km, conocidacomo TGV Atlantique, que enlaza Pars con Le Mans y Tours.

En Alemania, dos nuevas lneas de alta velocidad fueron inauguradas en 1991: Hannover-Wrzburg y Mannheim-Stuttgart. Intentaban resolver los problemas de capacidad debidos a las

caractersticas del trazado en planta de las lneas clsicas que limitaban fuertemente la velocidadde circulacin. La velocidad mxima en explotacin comercial fue inicialmente de 200 km/h,

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aunque posteriormente fue elevada a 250 km/h. As, con los primeros trenes ICE se lograronreducir en 2 horas los tiempos de viaje entre el norte y el sur del pas.

Por otro lado, en Italia, a finales de los aos 60 comenz la construccin de una nueva lneaferroviaria entre Roma y Florencia, denominada tambin Direttissima. La primera seccin de lalnea, entre Roma Settebagni y Citt della Pieve, fue puesta en servicio en 1977, aunque porproblemas tcnicos y econmicos la totalidad de la lnea, de 246 km de longitud, no fue abiertaa la explotacin comercial hasta 1992.

Figura 2.1. Red europea de alta velocidad actual (2004)Fuente: UIC (parcialmente modificado)

En este mismo ao, coincidiendo con la Exposicin Universal de Sevilla, se puso en

funcionamiento la primera lnea de altas prestaciones espaola entre Madrid y Sevilla. La nuevarelacin, de 471 km de longitud, fue proyectada para una velocidad mxima de 300 km/h,pudindose as enlazar ambas ciudades en 2 horas y 15 minutos, frente a las 6 horas por la lneatradicional. La lnea fue construida con ancho de va internacional, siguiendo el ejemplo delresto de lneas europeas y posibilitar as la creacin de una futura red europea de altasprestaciones. El tiempo total invertido en la construccin, de slo cuatro aos y medio,constituye el rcord mundial de rapidez en la construccin de una lnea ferroviaria de altavelocidad.

Posteriormente, entre 1992 y 1995 entraron en servicio tres nuevas lneas de alta velocidad enFrancia: el TGV Nord, una parte del cual discurre entre Pars, Lille y Calais y otra, hasta lafrontera belga; el TGV Rhne-Alpes entre Lyon y Valence; y, por ltimo, el TGV Jonction queconecta el TGV Nord, el TGV Atlantique y el TGV Sud-Est dando cobertura a su vez alaeropuerto de Pars-Roissy y al parque de atracciones Disneyland Pars.

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En 1994, mientras Japn celebraba el 30 aniversario de la puesta en servicio de la primera lneade alta velocidad en el mundo, Francia y el Reino Unido inauguraban el tnel bajo el Canal dela Mancha, un tnel de 52 km que constituy una autntica proeza tcnica y que redujo a 3horas el tiempo de viaje entre Pars y Londres.

Entre 1995 y 1997, Suecia, Dinamarca y Blgica pusieron en servicio sus primeras lneas de altavelocidad. En 1995, se inauguraron 31 km de lnea nueva entre Fleminsberg y Jarna, en Suecia.Dos aos ms tarde, Dinamarca puso en servicio el Grand Belt, que une la capital danesa con lapennsula de Jtland y el norte de Alemania. Este mismo ao el TGV Nord fue extendido desdela frontera francesa a Bruselas a lo largo de 88 km. As, Bruselas qued enlazada con Pars entan slo 1hora 25 minutos y con Londres en 2 horas 45 minutos.

En 1998 entr en servicio la lnea Hannover-Berln (263 km), con un tramo de alta velocidad de170 km, gracias al cual el tiempo de viaje pas de las 3 horas 45 minutos por la lnea clsica a 1hora 45 minutos. Y tres aos ms tarde fue inaugurado el resund, un puente/tnel de 18 km delongitud entre Copenhague y Malm, en Suecia.

En junio de 2001 fue abierta a la explotacin comercial la ltima de las lneas de altasprestaciones francesa puesta en servicio hasta el momento: el TGV Mditerrane. La nuevalnea, de 295 km de longitud, es una extensin del TGV Sud-Est, que enlaza Valence conMarsella y Nimes y permite viajar de Pars a Marsella en tan slo 3 horas.

La red alemana de alta velocidad se expandi en 2002 con la entrada en servicio de una nuevalnea de alta velocidad de 215 km entre Colonia y Frankfurt. El tiempo de viaje entre ambasciudades es de una hora, frente a las 2 horas 15 minutos por la lnea clsica. A su vez, enBlgica fueron puestos en servicio 62 km de nueva lnea entre Lovaina y Lieja.

Por ltimo, en 2003 entraron en servicio los primeros 481 km de la nueva lnea de alta velocidadMadrid-Barcelona entre Madrid y Lleida. Por su parte, en el Reino Unido fueron inaugurados

los primeros 74 km de la nueva lnea de alta velocidad de 112 km que enlazar el tnel delCanal de la Mancha con la capital inglesa.

En la actualidad, como podemos observar en la tabla 2.1, la red de lneas de alta velocidad enEuropa alcanza ya los 3.800 km, cifra a la que hay que aadir las numerosas lneas que seencuentran en fase de construccin y en fase de proyecto, como veremos en el siguienteapartado. Francia, Alemania y Espaa, con la inauguracin del tramo Madrid-Lleida en 2003,son los pases que cuentan con una mayor longitud de red ferroviaria de alta velocidad.

Pas Km de lneasFrancia 1.541

Alemania 792Espaa 952Italia 246Blgica 150Reino Unido 74Francia-Reino Unido (Eurotunnel) 52Suecia 31Dinamarca-Suecia (resund) 18Dinamarca 15Total Europa 3.871

Tabla 2.1. Km de lneas europeas de alta velocidad en servicio (2004) por pases

Fuente: Elaboracin propia a partir de datos de la UIC

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2.1.2. La futura red europea de alta velocidad

En Europa, las lneas de alta velocidad alcanzan ya los 3.800 km y existen numerosos proyectosque en breve o medio plazo permitirn superar ampliamente este valor y configurar en 2020 lared presentada en la figura 2.2. Cuatro de estos nuevos proyectos (la nueva lnea Lyon-Turn, lanueva relacin Innsbruck-Verona y los nuevos ejes suizos del Saint-Gothard y del Ltschberg)constituyen los denominados proyectos singulares sobre los que se articula esta tesina, por loque en este apartado no haremos ms mencin a ellos y los analizaremos detalladamente en elsiguiente captulo.

En Francia actualmente se construye el TGV Est, una lnea de alta velocidad de 300 km queenlazar Pars con Estrasburgo. Con su puesta en servicio, prevista para 2007, ciertas relacionesse beneficiarn de importantes reducciones de tiempo, como el trayecto Pars-Frankfurt que serrecorrido en 3 horas 45 minutos. Otras nuevas lneas estn incluidas en los planes de desarrollofranceses como la lnea Nimes-Montpellier-Perpignan, que dar as continuidad a la lneainternacional Figueres-Perpignan (adjudicada el pasado ao) y el TGV Rhin-Rhne entreEstrasburgo y Lyon. El TGV Atlantique podra ser extendido, por una parte, de Le Mans a

Rennes (TGV Bretagne-Pays de la Loire) y, por otra, de Tours a Burdeos (TGV Aquitaine).

Figura 2.2. Red europea de alta velocidad prevista para 2020Fuente: UIC (parcialmente modificado)

Por lo que respecta a Italia, al tiempo que prosegua la construccin de la Direttissima, seelabor un plan de transporte ferroviario a largo plazo que inclua la implantacin de una red de

alta velocidad con dos grandes ejes en forma de T: por un lado, el eje norte-sur Miln-Bolonia-Florencia-Roma-Npoles que incluye la Direttissima; y, por el otro, el eje oeste-este de Turn a

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Venecia que enlazar con el primero en Miln. Actualmente se estn realizando las obras delcorredor Miln-Npoles, cuyo tramo ms avanzado es la seccin Roma-Npoles que entrar enservicio en octubre de 2005.

En Alemania se lleva a cabo la modernizacin y construccin de nuevos tramos de lnea en elcorredor Berln-Leipzig-Nuremberg-Munich. Las secciones de nueva construccin son lascomprendidas, por una parte, entre Leipzig y Nuremberg y, por otra, entre Nuremberg eIngolstadt. Su puesta en servicio est prevista para 2006. Tambin se encuentra en construccinla lnea Karlsruhe-Basilea.

En el caso espaol, el programa ferroviario del Plan de Infraestructuras 2000-2007, conextensin hasta el 2010, prev la construccin de 7.200 km de lneas de alta velocidad, dentrode los 23.000 km previstos por la Unin Europea. Entre las lneas de nueva construccin destacala lnea Madrid-Barcelona-frontera francesa, cuyo primer tramo entre Madrid y Lleida fueinaugurado en 2003. La puesta en servicio de la totalidad de la lnea est prevista para 2008-2009. La nueva lnea permitir enlazar Madrid y Barcelona en 2 horas y media en vez de las 6horas actuales, ya que ha sido diseada para alcanzar velocidades mximas de 350 km/h. Por

otra parte, prosiguen los trabajos de construccin en otras numerosas lneas como Crdoba-Mlaga y Madrid-Valladolid, que previsiblemente entrarn en servicio en 2007 y 2008respectivamente.

En Blgica continan los trabajos de construccin de las lneas Lieja-frontera alemana yAmberes-frontera neerlandesa. Esta ltima lnea tendr continuidad en los Pases Bajos, ya queen 2000 se inici la construccin de una nueva lnea que enlazar la frontera belga conRotterdam, el aeropuerto de Amsterdam-Schipol, y Amsterdam. Gracias a esta nueva lnea dealta velocidad, que previsiblemente ser puesta en explotacin en 2005, msterdam y Bruselasquedarn a tan slo 1 hora 30 minutos (actualmente 3 horas).

En el Reino Unido continan los trabajos de construccin de la nueva lnea de alta velocidad

que enlazar el tnel bajo el Canal de la Mancha con la capital inglesa, que permitir en 2007viajar entre Pars y Londres en tan slo 2 horas y media.

2.2. SISTEMAS DE EXPLOTACIN DE LA RED EUROPEA DE ALTAVELOCIDAD

Antes de analizar los parmetros geomtricos con los que han sido diseadas las lneas de altavelocidad europeas, es necesario destacar los diferentes sistemas de explotacin de las mismas,ya que en cada caso los parmetros de trazado sern significativamente distintos, as como lasmximas cargas por eje permitidas y los equipos necesarios para el mantenimiento. Puedendistinguirse cuatro tipos distintos de modelos de explotacin de lneas (LPEZ PITA, 2000):

Trfico T1: Trfico exclusivo de viajeros mediante ramas especializadas de altavelocidad.

Trfico T2: Trfico exclusivo de viajeros mediante dos tipos de ramas; por un lado, lasde alta velocidad especializadas en el transporte de viajeros y, por otro, trenesconvencionales tambin para el transporte de viajeros.

Trafico T3: Trfico mixto de mercancas y viajeros. Las mercancas se transportan entrenes convencionales. Los pasajeros pueden ir en ramas especializadas de alta

velocidad y, adems, en trenes convencionales.

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Trfico T4: Trfico mixto de mercancas y viajeros. Las mercancas se transportan entrenes convencionales, en tanto que los pasajeros circulan mediante ramasespecializadas de alta velocidad.

Tal y como puede observarse en la tabla 2.2, las lneas de alta velocidad francesas han sidodiseadas exclusivamente para la circulacin de trenes de viajeros de alta velocidad, es decir,para un trfico T1, aunque en los ltimos aos (desde octubre de 1997) se ha permitido lacirculacin de un cierto nmero de trenes convencionales de mercancas en algunos tramos delTGV Sud-Est y del TGV Atlantique (trfico T4).

En Italia, la Direttissima entre Roma y Florencia fue proyectada para un trfico mixto deviajeros y mercancas (trfico T3). Esta misma tendencia se adopt en las tres primeras lneaspuestas en servicio en Alemania (Hannover-Wrzburg, Mannheim-Stuttgart y Hannover-Berln). Sin embargo, la lnea Colonia-Frankfurt, inaugurada en 2002, permite nicamente lacirculacin de trenes de viajeros de altas prestaciones.

La lnea de alta velocidad espaola Madrid-Sevilla, ha sido diseada para trfico exclusivo de

viajeros, tanto de trenes de alta velocidad como de trenes convencionales (trfico T2).

Lnea Ao de puesta enservicio

Pas Modelo deexplotacin

TGV Sud-Est 1981-1983 Francia T1TGV Atlantique 1989-1990 Francia T1Hannover-Wrzburg 1991 Alemania T3Mannheim-Stuttgart 1991 Alemania T3Roma-Florencia 1977-1984-1992 Italia T3Madrid-Sevilla 1992 Espaa T2TGV Nord 1993 Francia T1TGV Rhne-Alpes 1992-1994 Francia T1TGV Jonction 1994-1996 Francia T1Bruselas-frontera francesa 1997 Blgica T1Hannover-Berln 1998 Alemania T3TGV Mditerrane 2001 Francia T1Colonia-Frankfurt 2002 Alemania T1

Tabla 2.2. Modelos de explotacin de algunas lneas europeas de alta velocidad en servicioFuente: Elaboracin propia

Por lo que respecta a las lneas de alta velocidad que se encuentran actualmente en construccino en fase de proyecto, los modelos de explotacin siguen siendo variados (tabla 2.3). Las lneas

italianas continan siendo diseadas para la circulacin de trfico mixto de viajeros ymercancas. En Francia, el TGV Est admitir nicamente ramas de viajeros de alta velocidad,como en el resto de lneas en servicio en este pas. Sin embargo, la lnea Nimes-Montpellier-Perpignan podra ser proyectada para la circulacin de trfico mixto, dando as continuidad a lalnea Barcelona-frontera francesa diseada con este modelo de explotacin.

En Espaa, en las lneas Madrid-Barcelona, Madrid-Valladolid y Crdoba-Mlaga se adoptarun modelo de explotacin T2, de igual manera que en la lnea Madrid-Sevilla, mientras que enla lnea Barcelona-frontera francesa, como ya hemos comentado, se ha escogido un modelo deexplotacin de trfico mixto de viajeros y mercancas (trfico T3).

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Lnea Pas Modelo deexplotacin

Ao previsto depuesta enservicio

Roma-Npoles Italia T3 2005

Amberes-Amsterdam Blgica-Holanda T1 2005Miln-Bolonia Italia T3 2006Bolonia-Florencia Italia T3 2006Nuremberg-Ingolstadt Alemania T3 2006TGV Est Francia T1 2007Madrid-Barcelona Espaa T2 2007Crdoba-Mlaga Espaa T2 2007Barcelona-frontera francesa Espaa T3 2008Madrid-Valladolid Espaa T2 2008

Tabla 2.3. Modelo de explotacin de algunas lneas europeas de alta velocidad en construccinFuente: Elaboracin propia

Por ltimo, cabe destacar que en las lneas de alta velocidad alemanas e italianas el nmero decirculaciones de trenes de viajeros es claramente superior al de trenes de mercancas. La cuotade participacin de estos ltimos oscila entre el 20 y el 40% del nmero total de circulaciones.Generalmente, estas lneas se reservan para el trfico de viajeros durante el da y para eltransporte de mercancas durante la noche (UIC, 2002).

En cuanto al nmero de viajeros, el trfico soportado por cada una de las lneas que conformanla red ferroviaria europea de alta velocidad es muy desigual. Las lneas francesas pueden llegara soportar un trfico de 2 a 4 veces superior al de resto de lneas de alta velocidad en Europa,transportando ms de 22 millones de viajeros anuales cada una de ellas. En Alemania e Italia el

nmero de viajeros en cada una de las lneas se aproxima a los 10 millones anuales, mientrasque la lnea Madrid-Sevilla transporta anualmente ms de 6 millones.

2.3. PARMETROS GEOMTRICOS DE LAS LNEAS DE ALTAVELOCIDAD EUROPEAS

En el presente apartado analizaremos los principales parmetros geomtricos a tener en cuentaen el diseo de una lnea de alta velocidad, en particular la velocidad mxima, el radio mnimoen planta, la rampa mxima, la entreva y la seccin de tneles. Todos estos criterios, que estninterrelacionados entre s, han ido variando en el tiempo, por lo que intentaremos analizar dequ manera han ido evolucionando y cmo lo harn en el futuro.

Como veremos en este apartado, los parmetros geomtricos sern significativamente distintosen funcin del modelo de explotacin adoptado. As, por ejemplo, segn la inclinacin y lalongitud de las rampas los trenes de mercancas podrn circular sin una reduccin excesiva de lavelocidad; as mismo, en funcin de la entreva y la seccin de los tneles, se dispondrn deglibos suficientes para que puedan circular vehculos con mayor capacidad de carga sinoriginar problemas aerodinmicos.

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2.3.1. Velocidad mxima

El factor determinante en el diseo de una lnea de alta velocidad es la eleccin de la velocidadde circulacin, ya que de ella dependern los tiempos de recorrido y, por tanto, el xitocomercial de la lnea. Los tiempos de viaje obtenidos han de ser competitivos con los de losotros modos de transporte, por lo que la velocidad ha de elegirse en funcin de comocomercialmente sea deseable, y no tan rpido como tcnicamente sea posible.

De la eleccin de la velocidad dependern los parmetros geomtricos de trazado, el materialrodante a utilizar y los sistemas de seguridad, por lo que el primer parmetro de diseo queabordaremos en este captulo ser precisamente ste. A continuacin analizaremos lasvelocidades mximas de circulacin de las principales lneas de alta velocidad europeas.

Comenzaremos por Francia, pas en la que fue puesta en servicio la primera lnea de altavelocidad europea, el TGV Sud-Est entre Pars y Lyon. El trazado se dise para una velocidadmxima de 300 km/h. Inicialmente fue explotada a una velocidad mxima de 260 km/h, aunquepoco despus de su entrada en servicio sta fue elevada a 270 km/h y posteriormente, en 2001, a

300 km/h. Unos aos despus se proyect el TGV Atlantique con unos parmetros geomtricosque permitan la circulacin a 320 km/h, aunque la velocidad mxima en servicio comercial nosupera los 300 km/h. Con criterios similares fueron proyectados el TGV Nord y el TGV Rhne-Alpes. El trazado del TGV Mditerrane fue diseado para poder circular a 350 km/h en lamayor parte de su recorrido, aunque actualmente la lnea es explotada a 300 km/h. Por lo querespecta al TGV Est, actualmente en construccin, ste ha sido proyectado para velocidadesmximas de 350 km/h y, previsiblemente, ser recorrido en una primera etapa a 320 km/h.

En Italia, la Direttissima entre Roma y Florencia fue diseada para velocidades mximas de 250km/h y para un trfico mixto de viajeros y mercancas. En las nuevas lneas de la red italiana dealta velocidad actualmente en construccin o en fase de proyecto, aptas tambin para trficomixto, se han adoptado unos parmetros geomtricos que permitirn elevar la velocidad mxima

a 300 km/h.

Por otro lado, las primeras lneas de alta velocidad alemanas, entre Hannover y Wrzburg, poruna parte, y entre Mannheim y Stuttgart, por otra, fueron inicialmente explotadas a 200 km/haunque poco despus se elev su velocidad a 250 km/h. En los ltimos aos la velocidad ha sidoelevada a 280 km/h. En la nueva lnea entre Hannover y Berln, los tramos de nuevaconstruccin son explotados a una velocidad mxima de 250 km/h. Sin embargo, la ltima lneade alta velocidad puesta en servicio en este pas, entre Colonia y Frankfurt, ha sido proyectadaexclusivamente para trfico de viajeros permitiendo la circulacin a velocidades mximas de300 km/h.

Con relacin al caso espaol, la lnea Madrid-Sevilla permite la circulacin a una velocidad

mxima de 300 km/h, aunque en la seccin ms accidentada de la lnea (entre Villanueva yAdamuz) la velocidad est restringida a 220 km/h. Por otro lado, la nueva lnea entre Madrid yBarcelona, cuyo primer tramo entre Madrid y Lleida fue puesto en servicio en 2003, ha sidodiseada para alcanzar velocidades mximas de 350 km/h.

En la tabla 2.4 hemos resumido las velocidades mximas de las principales lneas europeas dealta velocidad que estn actualmente en servicio. Como podemos observar, la velocidad mximade circulacin depende del tipo de explotacin que haya sido elegido en cada una de las lneas.As, en las lneas que admiten la circulacin de trfico mixto, la velocidad mxima en serviciocomercial se sita en el entorno de los 250 km/h, mientras que en las lneas diseadas paratrfico exclusivo de ramas de viajeros de altas prestaciones, sta se eleva a los 300 km/h.

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Lnea Ao de iniciodel servicio

Pas Modelo deexplotacin

Velocidadmxima deproyecto(km/h)

Velocidadmxima enexplotacin

(km/h)TGV Sud-Est 1981-1983 Francia T1 300 270

TGV Atlantique 1989-1990 Francia T1 320 300Hannover-Wrzburg 1991 Alemania T3 300 250Mannheim-Stuttgart 1991 Alemania T3 300 250Roma-Florencia 1977-1992 Italia T3 250 250Madrid-Sevilla 1992 Espaa T2 250/300 220/300TGV Nord 1993 Francia T1 330 300TGV Rhne-Alpes 1992-1994 Francia T1 330 300TGV Jonction 1995 Francia T1 330 300Hannover-Berln 1998 Alemania T3 300 250TGV Mditerrane 2001 Francia T1 350 300Colonia-Frankfurt 2002 Alemania T1 300 300

Tabla 2.4. Velocidades mximas de algunas lneas europeas de alta velocidad en servicioFuente: Elaboracin propia

Las lneas que actualmente estn en fase de construccin han sido diseadas para velocidadesmximas ms elevadas (tabla 2.5). Aquellas que admitirn trfico mixto han sido proyectadascon velocidades mximas de 300 km/h, mientras que en las lneas por las que circularnexclusivamente trenes de viajeros, la velocidad mxima de circulacin ser de 350 km/h.


Velocidad mximade proyecto

(km/h)

Ao previstode inicio del

servicioRoma-Npoles Italia T3 300 2005Miln-Bolonia Italia T3 300 2006Bolonia-Florencia Italia T3 300 2006Nuremberg-Ingolstadt Alemania T3 300 2006TGV Est Francia T1 350 2007Madrid-Barcelona Espaa T2 350 2007Barcelona-frontera francesa Espaa T3 350 2008

Tabla 2.5. Velocidades mximas de algunas lneas europeas de alta velocidad en construccinFuente: Elaboracin propia

2.3.2. Radio mnimo en planta

La velocidad de proyecto de una lnea determina el valor de los radios mnimos de las curvas.stos constituyen uno de los parmetros geomtricos ms importantes en el diseo de una lneade alta velocidad, ya que influyen en la seguridad de circulacin, en el desgaste excesivo de loscarriles y, especialmente, en el grado de comodidad de los viajeros debido a la fuerza centrfuga.

El aumento de las velocidades de proyecto desde la puesta en servicio de la primera lnea de altavelocidad europea entre Pars y Lyon, hace ya ms de 23 aos, ha provocado una importanteprogresin de los radios mnimos de curvatura, como podemos observar en la tabla 2.6. Engeneral, en las primeras lneas puestas en servicio diseadas para velocidades mximas de 300km/h la tendencia que se observa en los diferentes pases es el diseo de las curvas con radiosmnimos en el entorno de los 4.000 m, aunque en el caso de Alemania estos valores son bastantevariables. En este sentido, debemos mencionar que las primeras lneas de alta velocidad

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alemanas, Hannover-Wrzburg y Mannheim-Stuttgart, fueron proyectadas con radios de 7.000m a causa de su explotacin en trfico mixto. Esto se debe a que en las lneas en que se admitela circulacin de trenes de mercancas, el valor del peralte de la va ha de limitarse, por lo que lafuerza centrfuga en las curvas aumenta y resulta, por tanto, necesario adoptar unos valoresmayores de los radios en planta.


Velocidad deproyecto(km/h)

Radio mnimonormal

(m)

Radio mnimoexcepcional

(m)TGV Sud-Est Francia T1 300 4.000 3.250TGV Atlantique Francia T1 320 4.200 3.000Hannover-Wrzburg Alemania T3 300 7.000 5.100Mannheim-Stuttgart Alemania T3 300 7.000 5.100Roma-Florencia Italia T3 250 3.000 3.000Madrid-Sevilla Espaa T2 250/300 4.000 3.250TGV Nord Francia T1 330 6.000 4.000TGV Rhne-Alpes Francia T1 330 6.000 4.000

Hannover-Berln Alemania T3 300 4.400TGV Mditerrane Francia T1 350 7.000Colonia-Frankfurt Alemania T1 300 3.500 3.250Nuevas lneas italianas Italia T3 300 5.450Nuremberg-Ingolstadt Alemania T3 300 4.000TGV Est Francia T1 350 7.000 5.556Madrid-Barcelona Espaa T2 350 7.000 6.000Barcelona-front. francesa Espaa T3 350 7.000 6.000

Tabla 2.6. Velocidades mximas de circulacin de algunas lneas europeas de alta velocidadFuente: Elaboracin propia

El incremento de la velocidad de proyecto de las nuevas lneas puestas en servicio en estosltimos aos o actualmente en construccin ha provocado un aumento de los radios en losdiferentes pases europeos (tabla 2.7). En Francia, el TGV Mditerrane, inaugurado en 2001, yel TGV Est, actualmente en fase de construccin, han sido diseados con radios mnimos de7.000 m que permiten la circulacin a 350 km/h. Con criterios similares est siendo construidala nueva lnea Madrid-Barcelona-frontera francesa.

Radio mnimo (m)PasPrimeras lneas Nuevas lneas

Italia 3.000 5.450

Francia 4.000 (en 1981)4.200 (en 1989)6.000 (en 1994)

7.000

Espaa 4.000 (en 1992) 7.000

Tabla 2.7. Evolucin de los radios mnimos en las lneas italianas, francesas y espaolas de alta velocidadFuente: LPEZ PITA, 2002

Por el contrario, la lnea de alta velocidad Colonia-Frankfurt, apta para velocidades de 300km/h, ha sido diseada con radios mnimos de 3.500 m y excepcionalmente de 3.250 m en lostramos con va sobre placa de hormign. Estos parmetros geomtricos han sido adoptados por

las dificultades orogrficas de la zona por la que discurre la lnea.

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En Italia, se ha pasado de los 3.000 m de radio de la Direttissima a los 5.450 m de los nuevosejes Miln-Bolonia-Florencia, Roma-Npoles y Turn-Venecia.

2.3.3. Pendiente mxima

El valor de la rampa mxima admisible tiene una gran importancia en el diseo de una lnea dealta velocidad, especialmente en aquellos pases con una orografa complicada, ya que aldisminuir el valor de la rampa mxima pueden llegar a generarse grandes sobrecostes al haberde realizar mayor nmero de tneles y obras de fbrica. Por tanto, la eleccin del valor mximode la pendiente es un compromiso entre las posibilidades ofrecidas por la orografa existentepara reducir los costes y las restricciones que impone la explotacin a causa de las prestacionesofrecidas por el material rodante que vaya a circular por la lnea en cuestin (LPEZ PITA et al,1995).

Este parmetro adquiere una mayor importancia en las lneas de trfico mixto, ya que las rampasmximas han de limitarse para que los trenes de mercancas puedan arrancar en cualquier punto

de la lnea si se han detenido por cualquier motivo o necesidad del servicio, para que tengan lacapacidad de frenado necesaria para detenerse en cualquier pendiente y para que la reduccin dela velocidad, como consecuencia de la falta de potencia de la locomotora o del remolcado devagones pesados, no afecte negativamente a los criterios de tolerabilidad del exceso de peralte,como el desgaste prematuro de la va (LPEZ PITA, 2000).

As, como podemos observar en la tabla 2.8, los valores mximos adoptados en las lneas detrfico mixto actualmente en servicio se sitan en el entorno de los 12,5o/oo, a excepcin de laDirettissima, que se dise con rampas mximas de 8,5o/oo. La lnea Madrid-Sevilla, apta para lacirculacin de todo tipo de trenes de viajeros, tambin fue proyectada con una pendientemxima de 12,5o/oo, ya que la lnea estaba pensada en un principio para albergar un tipo de trficomixto.


Rampa mxima(o/oo)

TGV Sud-Est Francia T1 35TGV Atlantique Francia T1 25Hannover-Wrzburg Alemania T3 12,5Mannheim-Stuttgart Alemania T3 12,5Roma-Florencia Italia T3 8,5Madrid-Sevilla Espaa T2 12,5TGV Nord Francia T1 25TGV Rhne-Alpes Francia T1 35

TGV Jonction Francia T1 25Bruselas-Francia Blgica T1 25Hannover-Berln Alemania T3 12,5TGV Mditerrane Francia T1 35Colonia-Frankfurt Alemania T1 40Nuevas lneas italianas Italia T3 15Nuremberg-Ingolstadt Alemania T3 20TGV Est Francia T1 35Madrid-Barcelona Espaa T2 25Barcelona-frontera francesa Espaa T3 18

Tabla 2.8. Rampas mximas de algunas lneas europeas de alta velocidadFuente: Elaboracin propia

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La tendencia observada en las futuras lneas de trfico mixto es la adopcin de mayores rampas.As, en las nuevas lneas italianas de trfico mixto las inclinaciones mximas adoptadas sesitan en el entorno de las 15o/oo, mientras que la lnea Barcelona-frontera francesa, que aceptarla circulacin de un cierto porcentaje de trenes de mercancas con cargas remolcadas de hasta900 t ha sido diseada con valores mximos de 18o/oo. En Alemania, el valor de la rampamxima de la lnea de alta velocidad Nuremberg-Ingolstadt es de 20o/oo, por lo que es probableque slo puedan circular por ella los trenes de mercancas ms ligeros.

Por el contrario, en las lneas diseadas para trfico exclusivo de viajeros mediante ramasespecializadas de alta velocidad el valor de las rampas puede incrementarse, situndose el valormximo en el entorno de las 35o/oo.

As, en Francia, en las lneas con una topografa ms accidentada, especialmente en el sur, losvalores mximos son de 35o/oo (TGV Sud-Est, TGV Rhne-Alpes y TGV Mditerrane),mientras que en el norte, donde el terreno es ms llano, estos valores mximos disminuyen hastalos 25 o/oo (TGV Nord y TGV Jonction). Con estos valores de la rampa mxima el porcentaje detneles y obras de fbrica es bastante reducido.

Con el aumento progresivo de la potencia de los trenes, los valores mximos de las rampas hanpodido ser incrementados en algunas lneas diseadas exclusivamente para la circulacin detrenes de viajeros de altas prestaciones como en el caso de la lnea Colonia-Frankfurt, en la quela rampa mxima es de 40o/oo. Aunque la lnea cuenta con este valor de las pendientes, ms deuna quinta parte del trazado discurre en tnel, debido a las dificultades orogrficas del corredorpor el que discurre la lnea.

Por ltimo, cabe mencionar como en ninguno de los pases se hace referencia a la longitud de larampa mxima, que indudablemente desempea un papel fundamental, especialmente en lneasde alta velocidad del tipo T2, T3 y T4. En este sentido, la nica recomendacin aparece en lasSTIs (Especificaciones Tcnicas para la Interoperabilidad) donde se especifica una inclinacin

mxima de 35o

/oo sobre una rampa de una longitud mxima de 6 km (UIC, 2001).

2.3.4. Entreva

La entreva es la distancia entre los ejes de las dos vas de una lnea ferroviaria. Su eleccinviene condicionada por factores aerodinmicos producidos en el cruce de trenes, por lo que elvalor de la entreva ha ido aumentando con la velocidad mxima de circulacin.

La tendencia es no construir infraestructuras con entrevas inferiores a 4,5 m, frente a losprimitivos valores de 4,2 m del TGV Sud-Est y 4,3 m de la lnea Madrid-Sevilla. Este criterio de4,5 m es el fijado por las STIs para velocidades superiores a 300 km/h. As, como aparece

recogido en la tabla 2.9, excepto el TGV Atlantique todas las lneas de alta velocidad europeascumplen esta recomendacin.

En Francia el valor de la entreva ha aumentado de los 4,2 m en las dos primeras lneas puestasen servicio hasta los 4,5 m del TGV Nord y del TGV Rhne-Alpes y los 4,8 m adoptados en elTGV Mditerrane. El TGV Est, cuya inauguracin est prevista para 2006, est siendoconstruido con una entreva de 4,5 m.

Las lneas de alta velocidad alemanas han sido proyectadas con un entreeje de va de 4,7 m. Estemismo valor ha sido el adoptado en la lnea Madrid-Barcelona, frente a los 4,3 m de la lneaMadrid-Sevilla. La lnea Barcelona-frontera francesa se construir con una entreva de 4,8 m.

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En Italia, se decidi que la entreva de las nuevas lneas de alta velocidad italianas fuera de 5,0m, frente a los 4,0 m de la lnea entre Roma y Florencia, diseada a finales de la dcada de los60.

Lnea Pas Velocidad deproyecto(km/h)

Entreva(m)

TGV Sud-Est Francia 300 4,2TGV Atlantique Francia 320 4,2Hannover-Wrzburg Alemania 300 4,7Mannheim-Stuttgart Alemania 300 4,7Roma-Florencia Italia 250 4,0Madrid-Sevilla Espaa 250/300 4,3TGV Nord Francia 330 4,5TGV Rhne-Alpes Francia 330 4,5Hannover-Berln Alemania 300 4,7TGV Mditerrane Francia 350 4,8

Colonia-Frankfurt Alemania 300 4,7Nuevas lneas italianas Italia 300 5,0TGV Est Francia 350 4,5Madrid-Barcelona Espaa 350 4,7Barcelona-frontera francesa Espaa 350 4,8

Tabla 2.9. Valores de la entreva de algunas lneas europeas de alta velocidadFuente: Elaboracin propia

2.3.5. Seccin de tneles

Durante la circulacin de un tren por el interior de un tnel se generan ondas de presin quedependen de la velocidad, de las caractersticas del tren (dimensiones, propiedadesaerodinmicas y friccin), de la longitud y de la seccin del tnel, y de su coeficiente debloqueo (relacin entre la seccin transversal del tren y la seccin libre del tnel).

Estas variaciones de presin pueden provocar molestias auditivas en los viajeros que aumentancon la velocidad mxima de circulacin, por lo que en tneles de seccin reducida no es posibleaumentar la velocidad de circulacin.

Por tanto, como observamos en la tabla 2.10, la seccin de los tneles ha aumentado con elincremento de la velocidad mxima de circulacin pero tambin con el mayor conocimiento delos fenmenos aerodinmicos producidos en la circulacin de un tren por el interior del tnel.

As, en Italia las secciones de la Direttissima fueron incrementndose a medida que avanzaba laconstruccin de la lnea, pasando de los 54 m2 iniciales a 61 y 66 m2 en las secciones deconstruccin posterior. En las nuevas lneas de alta velocidad italianas previstas a corto y medioplazo se adoptar una seccin de 76 m2 para la circulacin a 300 km/h.

En Francia, la adopcin de rampas de 35o/oo en la lnea TGV Sud-Est hizo posible laconstruccin de la lnea sin ningn tnel. En el TGV Atlantique, los tneles de va nica fueronproyectados con una seccin de 46 m2 y los de va doble con una seccin de 71 m2 permitiendola circulacin a 270 km/h. Posteriormente, los tneles del TGV Rhne-Alpes y del TGV-Nordfueron diseados con una seccin libre interior de 90 m2 y en el TGV Mditerrane se adoptuna superficie libre de 100 m2.

Con relacin a los tneles de las lneas de alta velocidad alemanas, las tres primeras lneaspuestas en servicio (Hannover-Wrzburg, Mannheim-Stuttgart y Hannover-Berln) fueron

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diseadas con secciones libre interiores de 82 m2, mientras que en la lnea Colonia-Frankfurt yNuremberg-Ingolstadt se han adoptado secciones de 92 m2. En Espaa, la lnea Madrid-Sevillafue proyectada con secciones de tnel de 75 m2, frente a los 100 m2 adoptados en la nueva lneaMadrid-Barcelona-frontera francesa.

Lnea Pas Velocidad deproyecto(km/h)

Seccin detnel(m2)

TGV Atlantique Francia 320 71Hannover-Wrzburg Alemania 300 82Mannheim-Stuttgart Alemania 300 82Roma-Florencia Italia 250 54-61-66Madrid-Sevilla Espaa 250/300 75TGV Nord Francia 330 90TGV Rhne-Alpes Francia 330 90Hannover-Berln Alemania 300 82TGV Mditerrane Francia 350 100

Colonia-Frankfurt Alemania 300 92Nuremberg-Ingolstadt Alemania 300 92Nuevas lneas italianas Italia 300 76Madrid-Barcelona Espaa 350 100

Tabla 2.10. Secciones de tneles de algunas lneas europeas de alta velocidadFuente: Elaboracin propia

2.3.5. Sntesis de los criterios de diseo

Como hemos podido observar a lo largo de este captulo los criterios de diseo y los modelos de

explotacin de las lneas europeas de alta velocidad han ido variando. Mientras que en lasprimeras lneas puestas en servicio se observaba que Francia utilizaba modelos de explotacinde tipo T1, con trfico exclusivo de trenes de viajeros de alta velocidad, Italia y Alemaniadiseaban sus lneas para trfico mixto T3. Sin embargo, en los ltimos tiempos, esta diferenciapor pases ha empezado a desvanecerse y cada proyecto ha de responder a un anlisisparticularizado. En Alemania, por citar un ejemplo, en 2002 fue inaugurada una lnea de altavelocidad exclusiva para la circulacin de viajeros en ramas especializadas de alta velocidad. Engeneral, podemos decir que la tendencia ha sido la de reservar las nuevas lneas para el trficode viajeros y utilizar los trazados existentes para la circulacin de trenes de mercancas.

As mismo, los principales criterios utilizados en el diseo de una lnea de alta velocidad hanido evolucionando debido al aumento de la velocidad mxima de circulacin, posible gracias al

progreso del material rodante y a las mayores exigencias de la demanda. As, mientras lasprimeras lneas de alta velocidad para trfico exclusivo de viajeros en ramas de alta velocidadfueron diseadas para velocidades de circulacin de 260/270 km/h, las actuales son proyectadaspara velocidades mximas de 300/350 km/h.

Como consecuencia del incremento de las velocidades de proyecto, los radios mnimos de lascurvas han sufrido una importante progresin para permitir una circulacin segura y cmoda alas citadas velocidades. As, los valores de los radios han aumentado de los 4.000 m iniciales alos 7.000 actuales con que ha sido diseada la nueva lnea de alta velocidad Madrid-Barcelona-frontera francesa y las ltimas lneas francesas proyectadas (TGV Mditerrane y TGV Est).

Por otro lado, la mayor potencia de los trenes ha permitido el aumento de los valores de larampa mxima, permitiendo as una mayor adaptacin del trazado al terreno y una menorinversin en la construccin de las nuevas infraestructuras. En las lneas aptas para trfico T1,

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se manejan valores comprendidos entre los 35 y los 40o/oo, mientras que en aquellas aptas paratrfico mixto las rampas mximas se sitan entre los 12,5 y los 15o/oo.

La entreva tambin ha evolucionado de acuerdo con el incremento de la velocidad mxima decirculacin, pasando de los 4,2 m en la lnea TGV Sud-Est a los 4,5 m, valor habitual en un grannmero de lneas como el TGV Est y la lnea Madrid-Barcelona. Algunas lneas se hanproyectado con entreejes de va mayores, alcanzando los 4,8 m en el TGV Mditerrane y en lalnea Barcelona-frontera francesa y los 5,0 m en las nuevas lneas de alta velocidad italianas.

Paralelamente, el aumento de la velocidad mxima y el mayor conocimiento de los fenmenosaerodinmicos ha obligado al incremento de la seccin transversal de los tneles para garantizarunos niveles de confort adecuados. As, la seccin de tnel ha evolucionado de los 70 m2 paravelocidades mximas de 270 km/h a los 100 m2 para velocidades superiores a los 300 km/h.

Para concluir, y a modo de resumen, en la tabla 2.11 se muestran los valores de los principalescriterios de proyecto de las lneas de alta velocidad en tiempo pasado y en el momento actual.

Perodo temporalParmetroPrimeras lneas Nuevas lneas

Velocidad mxima (km/h) 260/270 300/350Radio mnimo de curvas (m) 4.000 (3.200) 7.000 (5.200)Rampa mxima (o/oo) 12,5 - 35 12,5 - 40Entreva (m) 4,2 4,8 - 5Seccin de tneles (m2) 70 100

Tabla 2.11. Evolucin de los criterios de proyecto de las lneas europeas de alta velocidadFuente: Elaboracin propia

2.4. EVOLUCIN DEL COSTE DE CONSTRUCCIN DE LAS LNEASEUROPEAS DE ALTA VELOCIDAD

El coste de construccin de una lnea de alta velocidad depende de numerosas variables, por loque no es posible establecer una relacin directa entre la evolucin de los parmetrosgeomtricos y la inversin econmica necesaria en cada una de ellas. As, aunque el costeguarda relacin con la rampa mxima adoptada y los radios de curva en planta, las dificultadesorogrficas de cada corredor juegan un papel decisivo.

An as, es indudable que en las ltimas dos dcadas, los costes de construccin se han

incrementado, no slo por el aumento de los radios en planta sino por cuestionesmedioambientales, diferentes en cada uno de los pases. As, como destaca LPEZ PITA (2002), elporcentaje de la inversin en infraestructura que corresponde a la proteccin medio-ambientalha pasado, en Francia, del 6% de la lnea Pars-Lyon al 22% de la lnea TGV Mditerrane.

En la tabla 2.12 presentamos los costes de construccin de algunas de las lneas europeas de altavelocidad (en millones de euros de 2004). Con relacin a las primeras lneas de alta velocidadpuestas en servicio, podemos observar como el coste de las lneas alemanas era tres vecessuperior al del resto de lneas inauguradas en ese mismo perodo temporal como el TGVAtlantique y la lnea Madrid-Sevilla. Esta gran diferencia es debida bsicamente a lasimportantes dificultades orogrficas de los corredores alemanes.

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Pas Lnea Coste por km(M)

Francia TGV Sud-EstTGV AtlantiqueTGV Mditerrane

4,77,317,1

Italia Roma-Florencia 8,7

Espaa Madrid-SevillaMadrid-Barcelona 7,110,7Alemania Hannover-Wrzburg

Mannheim-StuttgartColonia-Frankfurt

16,516,427,6

Tabla 2.12. Costes de construccin de algunas lneas europeas de alta velocidad (en M de 2004)Fuente: Elaboracin propia

Estas mismas diferencias siguen observndose en las ltimas lneas construidas en cada pas.As, la inversin econmica necesaria para la lnea Colonia-Frankfurt fue de 27 M/km, frente a

los 17 del TGV Mditerrane y los 11 previstos para la lnea Madrid-Barcelona.

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