INTRODUCCIÓN

Con la revolución industrial y el pasar de los años el ferrocarril ha

tomado gran importancia ya que diariamente lo utilizamos como medio de

transporte fundamental, teniendo ventajas no solo por su bajo costo sino por

la alta velocidad con la que nos deposita en el Destino Elegido, teniendo

además una vital importancia para quienes buscan la protección del Medio

Ambiente, ya que realiza un menor consumo de combustible (que deriva en

una menor emisión de Dióxido de Carbono).

Para quienes realizan inversiones y viven del mundo de los negocios,

su uso para el transporte de altas cargas siendo además muy económico en

comparación a otros medios.

El siguiente trabajo tiene la finalidad de facilitar información sobre los

ferrocarriles y sus componentes, las características o aspectos a tomar en

cuenta al momento de construir uno, tales como: Economía energética,

Rapidez, Seguridad, Contaminación. Así como también el material rodante

ferroviario como: el material motor y el material remolcado, los tipos de

trenes existentes y los componentes de la infraestructura ferroviaria, como lo

son: aparato de vía, balasto, carril, catenaria, circuito de vía, durmiente,

estación ferroviaria, plataforma, señalización ferroviaria, subestructura

ferroviaria y la trocha.

También se presentan los sistemas de señalización y los diferentes

tipos de la misma, así como las órdenes al tren que éstas se dividen en:

puntuales, cantonales y lineales.

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1. El Ferrocarril

El ferrocarril es un sistema de transporte terrestre de personas y

mercancías guiado sobre carril. Aunque normalmente se entiende que los

raíles son de acero o hierro, que hacen el camino o vía férrea sobre la cual

circulan los trenes, dentro de esta clasificación se incluyen medios de

transporte que emplean otros tipos de guiado, tales como los trenes de

levitación magnética. En el sector del transporte terrestre guiado, las

características más destacadas son las siguientes:

Economía energética; es el transporte terrestre que consume menos

energía, debido a la pequeña resistencia que se origina en la rodadura acero

con acero.

Rapidez; si se desea que los desplazamientos de los vehículos

terrestres se realicen con rapidez y con seguridad, estos necesariamente

deben ser guiados o forzados a seguir una trayectoria rigurosamente fija. Los

trenes de alta velocidad alcanzan velocidades comerciales de hasta 350

km/h. esta velocidad permite competir ventajosamente con el avión para el

rango de distancias de los 600 a 800 km.

Seguridad; la seguridad en la circulación ferroviaria ha sido siempre la

preocupación permanente del ferrocarril. La seguridad en este medio de

transporte es muy superior a la de la carretera, a pesar de las mejoras

introducidas en éstas.

Contaminación; la tendencia actual en el ferrocarril es la de electrificar

todas las líneas que presenten un nivel de trafico determinado, con lo cual se

puede decir que es un medio de transporte poco contaminante en el aspecto

de contaminación química. Contra la contaminación acústica, también se han

ensayado con éxito de diversas soluciones si bien en la proximidad de

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edificios habitados, los problemas de ruidos y vibraciones producidos por

circulación a gran velocidad pueden ser importantes.

Debido a las grandes ventajas que poseen los ferrocarriles como

medio de transporte terrestre es menos dependiente del petróleo que el

transporte por carretera, puesto que puede utilizar energía eléctrica de

procedencia hidráulica o nuclear.

2. Material Rodante Ferroviario

El material rodante está constituido por todos los equipos que circulan

(ruedan) a lo largo de las vías del ferrocarril. Al conjunto de equipos rodantes

unidos entre sí que arrastra o empuja la locomotora, o están en la vía en

espera de serlo, se denomina composición o formación. Al conjunto de la

locomotora con la composición se conoce como tren. Según el tipo de

servicio que prestan, los trenes se llaman: de carga, de pasajeros, de

servicios, de obras o mixtos.

A su vez se puede realizar una división por estos tipos de vehículos

entre: locomotoras, coches de viajeros, vagones, automotores y unidades de

tren.

Se dividen en dos grupos: el material de tracción, las locomotoras, y el

material o equipos de arrastre, que son todos los que la locomotora arrastra

o empuja acoplados a ella, sobre las vías.

Material Motor

El provisto motor para su autopropulsión o para la tracción de material

rodante. Se divide en:

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Material tractor, provisto de motor, para remolcar otro material

rodante ferroviario, y que no permite llevar carga útil sobre el

mismo (locomotoras de línea o maniobra)

Vehículo automotor, provisto de motor y destinado al transporte,

sobre el mismo, de carga útil y dispuesta para remolcar otros

vehículos ferroviarios.

Material auxiliar, destinado a prestar servicio a los dos tipos de

material motor.

Material remolcado

Es el que para su desplazamiento necesita ser enganchado a material

motor. Se clasifica en:

Vehículo, destinado al transporte de personas, equipajes, cosas

o animales (furgón).

Vagón, destinado al transporte de animales o cosas.

3. Tipos de trenes

Ferrocarril: son las líneas o redes férreas, de aspecto más usual, en

sus variantes:

Regionales y locales : Se denomina tren de cercanías o tren

suburbano al sistema de transporte de pasajeros de corta

distancia (menos de 100 km entre estaciones extremas) que

presta servicios entre el centro de una ciudad y las afueras

y ciudades dormitorio de esta y otras ciudades cercanas con un

gran número de personas que viajan a diario. Los trenes operan

de acuerdo a un horario, a velocidades que van desde 50 hasta

200 km/h.

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Alta velocidad : Se denomina tren de alta velocidad (TAV),

según la UIC (Unión Internacional de Ferrocarriles) a aquel que

alcanza velocidades superiores a 200 km/h sobre líneas

existentes actualizadas, y 250 km/h sobre líneas

específicamente diseñadas a tal efecto.

Levitación magnética : El transporte de levitación magnética,

o maglev, es un sistema de transporte que incluye la

suspensión, guía y propulsión de vehículos,

principalmente trenes, utilizando un gran número de imanes

para la sustentación y la propulsión a base de la levitación

magnética. Este método tiene la ventaja de ser más rápido,

silencioso y suave que los sistemas de transporte colectivo

sobre ruedas convencionales. 

Metro: tren metropolitano, es un ferrocarril subterráneo

predominantemente urbano.

Tren ligero: es un tipo de tren utilizado específicamente para el

transporte de viajeros en áreas urbanas.

Tranvía: es un ferrocarril de superficie de trazado urbano o

mayormente urbano.

Funicular: es un tren arrastrado por cable, normalmente de punto a

punto, en lugares de grandes pendientes.

Trenes de cremallera: es el tren en el que la adherencia se mejora

mediante un sistema de cremallera, en lugares de fuertes pendientes. En

España, es el que hace el recorrido desde Monistrol a Montserrat.

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Atmosférico: El que emplea como motor el aire comprimido en el

interior de un tubo que, empujando un émbolo, hace que éste arrastre el tren.

Neumático: Variación del ferrocarril atmosférico en que todo el

vehículo va empujado por la acción del aire comprimido marchando a modo

de un émbolo por dentro de un tubo.

4. Infraestructuras

La infraestructura ferroviaria incluye todas las instalaciones y

edificaciones necesarias para el funcionamiento del ferrocarril: estaciones,

vías, puentes y túneles, sistema de señales y comunicaciones,

infraestructura de bloqueo de trenes y guiado, agujas, entre otros.

Infraestructura de la vía

Es la parte de la infraestructura ferroviaria formada por el conjunto de

elementos que conforman el sitio por el cual se desplazan los trenes. Las

vías férreas son el elemento esencial de la infraestructura ferroviaria y

constan, básicamente, de carriles apoyados sobre traviesas que se disponen

dentro de una capa de balasto. Para su construcción es necesario

realizar movimiento de suelos y obras complementarias

(puentes, alcantarillas, muros de contención, drenajes, etc.). Entre otros

componentes están:

Aparato de vía: Un aparato de vía es un dispositivo que permite la

ramificación y el cruce de diferentes vías de ferrocarril. Los aparatos de vía

están formados por dos elementos básicos: desvíos y travesías.

Los desvíos o cambio de agujas, que permiten a una vía ramificarse en dos o

excepcionalmente en tres vías, siendo los ejes de las vías tangentes entre sí.

Las travesías permiten la intersección de dos vías sin posibilidad de cambiar

de una a otra.

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Balasto: Se denomina balasto a un tipo de árido de

una granulometría variable entre 40 y 150mm aproximadamente. Su

utilización va desde la construcción hasta aplicaciones industriales. Un uso

extendido internacionalmente es en la construcción de vías férreas.

Carril: Se denomina riel, carril, raíl o trillo a cada una de las barras

metálicas sobre las que se desplazan las ruedas de los trenes y tranvías. Los

rieles se disponen como una de las partes fundamentales de las vías

férreas y actúan como soporte, dispositivo de guiado y elemento conductor

de la corriente eléctrica. La característica técnica más importante del

ferrocarril es el contacto entre el riel y la rueda con pestaña, siendo sus

principales cualidades su material, forma y peso.

Está conformado por la cabeza, es la superficie de rodadura y es la

parte del carril que sufre el desgaste, el alma,  une el patín con la cabeza y

tiene espesor uniforme es más ancha en la base, y el patín  es el ala inferior

del perfil; debe tener la anchura suficiente para que la superficie de apoyo

sobre la traviesa sea grande y haya un mejor reparto de presiones.

Catenaria: Se denomina catenaria a la línea aérea de alimentación

que transmite energía eléctrica a las locomotoras u otro material motor.

Circuito de vía: es un circuito eléctrico o electrónico que sirve para

saber si hay trenes en un tramo de vía determinado. Se utiliza normalmente

para actuar sobre las señales y evitar que un tren acceda al cantón si este es

utilizado por otro tren.

Durmiente: su finalidad es proveer al riel de un adecuado apoyo. Los

durmientes se encuentran separados entre sí una distancia que varía entre

55 a 60 cm según la vía y pueden estar compuestos por madera, hormigón

pretensado o metálicos (están en desuso).

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Estación ferroviaria: es una instalación ferroviaria con vías a la que

pueden llegar y desde la que se pueden expedir trenes. Se compone de

varias vías, con desvíos entre ellas, y se delimita por señales de entrada y

salida. Adicionalmente son un punto de acceso al ferrocarril de pasajeros y

mercancías, aunque no es una condición indispensable para ser una

estación.

Plataforma: Es el elemento de la vía que soporta los esfuerzos

transmitidos por ella a través del balasto. Se encuentra por debajo del

balasto y por encima del terreno por donde transcurre la vía. Sus funciones

son servir de apoyo a la estructura de la vía y evitar las deformaciones de la

vía. El material del que suele estar compuesta la plataforma es la roca o

arena.

Señalización ferroviaria: Se utiliza para indicar al maquinista las

condiciones de la vía que se va a encontrar por delante. En contraposición a

las normalmente más conocidas señales de tráfico, en el ferrocarril se

denomina como señales principalmente a las indicaciones la regulación de

tráfico, como semáforos y similares. La necesidad de cierta distancia para

permitir que un tren frene condiciona este tipo de señales, ya que es

necesario informar al tren de que debe parar con suficiente antelación al

punto de parada.

Subestructura ferroviaria: Es el terreno que se encuentra

inmediatamente debajo del balasto o de la plataforma (si es vía en placa)

soportando las cargas que estas transmiten, y tiene como función básica

proporcionar el apoyo a la superestructura de la vía, de modo que ésta no

sufra deformaciones que impidan o influyan negativamente en la explotación,

bajo las condiciones del tráfico que determinan el trazado de la vía, gracias a

las técnicas de mecánica de suelos y rocas. Por lo tanto, los problemas que

la subestructura presenta son determinar su capacidad portante, y conocer

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las causas y efectos de las deformaciones y asentamientos, para

dimensionar el espesor del balasto, y conocer la degradación geométrica de

la vía.

Trocha: es la distancia que separa las caras internas de los rieles.

5. Sistema de señalización

Todo sistema de señalización debe cumplir dos requisitos:

Garantizar la seguridad de la circulación sin colisiones ni

movimientos intempestivos de aparatos.

Regular la circulación por medio de consignas preestablecidas

o según las necesidades de cada momento.

Tipos de instalaciones de señalización:

1- Enclavamientos: son las relaciones de compatibilidad o

incompatibilidad que se establecen entre dos o más palancas que accionan

señales, agujas u otros aparatos de vía, para evitar maniobras peligrosas.

2- Equipos de bloqueo: son aquellos dispositivos, incluidos los equipos

de transmisión, utilizados en el caso de querer realizar operaciones fuera de

la estación y que sirven para contactar con otros puestos exteriores a la

estación, para recibir información de ellos y poder tomar las determinaciones

oportunas para la salida del tren al trayecto que va a realizar. Los bloqueos

pueden ser en vía única o doble. 

Órdenes al tren:

Puntuales

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Si la información con la locomotora se hace en puntos aislados y fijos.

Los subsistemas puntuales hacen uso de balizas (equipos transmisores) y

señales luminosas.

Modo de señalización por medio de señales luminosas

La forma más sencilla de señal luminosa es una luz roja y otra verde

en un poste único. Cuando hay una señal en rojo se coloca otra señal de

repetición a cierta distancia de la señal principal. La distancia entre ambas

señales es la distancia de frenado del tren. El maquinista al ver el amarillo en

la repetidora sabe que la señal principal es roja y que debe empezar a

frenar. 

Para calcular las distancias a las que tienen que estar las señales

luminosas colocadas se tiene en cuenta a la hora de realizar los cálculos las

siguientes distancias: 

- Distancia de avistamiento: antes de la señal de repetición. 

- Distancia de traslapo: más allá de la segunda señal principal. 

- Longitud del tren. 

- Distancia entre las dos señales principales. 

La mayor parte de estas distancias varían según el tipo de tráfico que

se trate. Para trenes con circulación a altas velocidades lo que se hace es

reducir la distancia entre señales, de tal manera que se incluye una segunda

señal repetidora de doble amarillo colocada más atrás de la primera señal

repetidora.

Casi todos los ferrocarriles operan con un sistema de entrada - salida

de itinerarios. Un indicador establece el itinerario pulsando botones en un

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tablero a efectos de determinar dónde el tren ha de entrar y salir, haciendo

que los espadines se desplacen a las posiciones adecuadas. Al mismo

tiempo las señales que controlan el itinerario se pondrán en abierto (verde,

amarilla o doble amarilla) mientras que las señales que lo guardan

permanecen en cerrado (rojo), a fin de evitar que pueda entrar otro tren.

Cantonales

Si la información con la locomotora se hace en tramos. Se realiza por

medios técnicos y en la mayoría de los casos las órdenes actúan

directamente sobre los sistemas de marcha y frenado.

Lineales

Si en cada punto de un tramo se transmiten órdenes no idénticas.

En un principio las señales servían como referencia al maquinista para

tomar la decisión de detener o no el tren, pero el problema residía en que la

última decisión la tomaba el maquinista, pudiendo pasar por alto alguna

señal que le prohibiera el paso y provocar accidentes. 

Para que esto no suceda, hoy en día existen unos sistemas de

seguridad que se explican a continuación:

1) Los sistemas ATP (Automatic Train Protection) se basan en que

nadie puede poner al tren en una situación de peligro: no se puede pasar una

señal de parada sin que le tren se detenga automáticamente no se puede

circular a mayor velocidad de la permitida en cada tramo. 

2) Los sistemas ATO (Automatic Train Operation) no requieren que el

maquinista realice ningún tipo de operación, salvo algunas básicas como

apertura y cierre de puertas, arranque, etc. Este sistema trabaja

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conjuntamente con el ATP  permitiendo la conducción manual, pero no

desobedecer al ATP. 

3) Los sistemas ATS (Automatic Train Supervision) basados en el

control central de los movimientos de cada tren. Se utilizaba ya antes de que

los dos anteriores sistemas fueran viables. Ahora el centro de control puede

supervisar los movimientos y situación de cada tren y ordenar las maniobras

que se deben realizar; en un principio todo esto se realiza por medio de

mensajes telefónicos al personal encargado de la señalización en cada

punto, para pasar a estar controlado todo por computadoras en la actualidad,

pudiendo pasar a funcionamiento manual cuando se produce alguna avería o

anomalía en el sistema. 

4) El sistema LZB se utiliza hoy en día para la protección y regulación

de trenes supervisando continuamente la velocidad del tren, y gobernando su

marcha por medio de la señalización en la cabina y el

sistema ATF (Automatismo de Tracción y Frenado). Lo componen equipos

de vía y vehículo.

Desde los equipos de vía se transmiten telegramas a través de un

cable de vía, lo reciben los vehículos, son tratados y evaluados en la lógica

central del vehículo y se envían las órdenes necesarias al sistema ATF. El

equipo del vehículo emite la posición actual del tren, velocidad,

características de frenado y otras informaciones al sistema central para su

posterior tratamiento y realimentación del sistema. 

5) El sistema TVM y EBICAB: El sistema TVM es el sistema de

señalización de cabina usado en las últimas líneas del TGV (tren de alta

velocidad francés).

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Las líneas están divididas en bloques fijos de 1500 metros de longitud

(en las primeras versiones del sistema los bloques eran más largos). Los

bloques son más cortos que la distancia de frenado del tren, ya que una

secuencia de frenado ocupa varios bloques (normalmente cuatro).

Cada bloque tiene ciertas propiedades que son relevantes para el tren

que lo ocupa (sólo un tren puede ocupar un bloque). Propiedades invariables

son su longitud y perfil (en subida, bajada o en plano) y el rango de velocidad

segura, que es normalmente 300 Km/h. Las propiedades, que pueden

cambiar dependiendo de la presencia o ausencia de trenes u otros

obstáculos, son la tarjeta de velocidad al final del bloque siguiente. Una

tarjeta de velocidad es la velocidad a la que el tren debe salir del bloque

actual y entrar en el siguiente.

Esta información es recogida por el TVM y enviada a las

computadoras del tren y pantallas del maquinista. La responsabilidad del

maquinista es seguir las señales indicadas, pero si no lo hace es detectado

por las computadoras, las cuales pueden llevar al tren a un estado seguro.

Hay dos componentes en el TVM, uno en tierra y otro en el tren.

Ambos funcionan con un procesador y el lenguaje de programación utilizado

es el ADA. Se utiliza abundantes términos redundantes para reducir las

posibilidades de fallo a casi nulas. Se ha estimado el tiempo entre dos fallos

del sistema en un millón de años.

Además del control continuo de velocidad se pueden llevar otras

instrucciones al tren tales como las relacionadas con la entrada o salida de

una vía de alta velocidad, conectar o desconectar el TVM, cerrar el aire

acondicionado antes de entrar a un túnel.

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El sistema EBICAB es muy similar al TVM y es el empleado en la línea

del AVE en España. Estos sistemas de información pueden considerarse

prácticamente como continuos, o sea, tanto el maquinista como el centro de

control poseen información de lo que ocurre en cada momento de forma

inmediata, lo que permite aumentar la seguridad del tren y de su conducción,

reduciendo las distancias de frenado ya que al ser un sistema realimentado

en cada momento se puede variar la acción que se requiera aumentándola o

disminuyéndola si fuese necesario. 

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CONCLUSIÓN

Remontando la historia del ferrocarril, su importancia en la época de la

revolución, conociendo su desarrollo a lo largo de los años, planeando su

situación actual y su perspectiva hacia el futuro se puede decir que los

ferrocarriles están indirectamente relacionados como elemento decisivo en la

competitividad de los productores, en la productividad de un país y está

directamente ligado a la economía del mismo.

Dada a la falta de recursos para la adecuada rehabilitación y el

mantenimiento de la infraestructura de vías a lo largo de las décadas, la

situación del ferrocarril se ha venido en decadencia.

Hoy se necesita que el ferrocarril se conozca más, que capture más

transporte de carga, siendo ésta una solución al sistema carretero que se ve

afectado por la gran abundancia de autotransportes de carga, como los

camiones, autobuses, etc.; situación que se generó desde la liberación del

autotransporte y la decadencia del ferrocarril.

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BIBLIOGRAFÍAS

Togno M. F. (1990) Ferrocarriles. Editorial Dossat. Paris, Francia.

Reveron Larre, A. (1982). Tratado del Transporte Ferroviario y su

Economía. Ferrocar.

Sandra K., Ficker P. (1999). Ferrocarriles y obras públicas. Illustrated.

Publicado por El Colegio de Michoacán A.C.

Sgamarra G. (1996). Carreteras y ferrocarriles. Ministerio de Obras

Públicas y Transportes, Secretaría General Técnica. España.

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ANEXOS

19

Tren Regional Ezequiel Zamora Tramo Cua - Caracas

Tren de Levitación Magnética

Tren de Cremallera

20

Vía férrea (Catenaria, carril, señalización)

Balasto y Carriles

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