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Biblioteca General M. Fomento

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Ministerio de Obras Públicas yTransportesSecretaría General para las Infraestructuras del Transporte TerrestreDirección General de Infraestructuras del Transporte Feroviario

FERROCARRIL DE ALTA VElOCIDAD

MADRID SEVILLA

TRAMO GETAFE - CaRDaBA

Geometría del Trazado

AUTORDIRECCION GENERAL DEINFRAESTRUCTURAS DEl TRANSPORTEFERROVIARIO

EDITACENTRO DE PUBLICACIONES DEl MINISTERIODE OBRAS PUBLICAS Y TRANSPORTES

TEXTOSJ.NASARREIE.PRADERA

DISEÑODISEÑA S.A.

IMPRES/ONGRAPHIC ARTS & SERVICES

NIPO276·91·010-4

ISBN84-86918-46-4

ISBN84-86918-38·3

DEPOSITO LEGAL.M-26351-1991

Presentación

La linea de alla velocidad Madrld,SeVllla. actualmente en fase de eJecuclon permltlra Incorporar a los fe'rocarrlles

espanoles los recientes avances tecnologlcos que estan revolucIOnando el concepto mismo del ;ransporte ferrOVlallo

La construCClon de la nueva linea se inicIo en Octubre de 1987 en el framo de 308 kllometros comprendido entre Getafe yCordoba

Este tramo representa e163' ode la longitud de la linea yabsorbe el78', de su coste t01al. ypresenta ademas ellnteres de haber sido

el primero de alta velocidad iniciado en Espana. Por ello su construCClon ha servido de banco de pruebas para poner apunto los

métodos tecnlcos yorganlzatlVos adecuados para consegUir la calidad final eXigida por la explotaclon aalta velocidad. as, como una

rapidez de e¡ecuclon compatible con la fecha prevista ¡Abril de 19921 para la puesta en serVlclode la linea

Por todo lo expuesto. la OlreCClon General de Infraestructuras del Transporte FerroViario. organismo responsable de la

e¡ecuclon de este tramo. ha considerado Interesante recoger de forma slntetlCa los aspectos mas destacados del desarrollo

yorganlzaclon de los trabafos

Esta slOteslS constará de n'leve fasclculos. cuyo contenido se indica acontlnuaclon

1. Descripción General

2, Geometria del Trazado

3. Explanación

4. Tuneles

5. Viaductos

6, La Vi'

7- Electrificación, Senalización yComunicaciones

8. Control de Calidad

9, Corrección del Impacto Ambiental

ASimismo. están en curso de reallzaclon CinCO Videos que presentarán los aspectos tecnlcos mas significativos de la

eJecuclon de la obra

La OlreCClor Geneal oe Infraesfructuras del Transporte FerrOViario espera haber contrlbuldo aSI a dar a conocer entre

los profeSionales Interesados en la materia la experiencia adquIrida en la efecuclOn de la primera infraestructura ferrovla"a

espanola para atta velocidad.

Madrid. Mayo de 1991

Indice

PAG.

Introducción 7 Antecedentes Históricos

9 La Línea de Alta Velocidad

Geometría del Eje en Planta l.' Las Curvas. Concepción Teórica

14 El Peralte

16 Relaciones Radio, Velocidad yPeralte en el NAF.A.

17 Las Curvas de Transición

Alzado 19 Limitación de Pendientes

19 Transiciones entre Pendientes

La Sección Transversal 23

Introducción

ANTECEDENTES HISTORICOS

Los primeros inlentos de creación de un Ferrocarrilpara Andalucía datan de la mitad del siglo XIX. El pro­yecto general de construcción de la linea de ferrocarrilde Andalucia sc promueve por Real Decreto de 28 deEnero de 1852. Dicho proyecto se basa en la necesidadde comunicar las tierras de Andalucia con la riquezaminera de Almadén y la de los valles carboniferos deEspiel y Belmez. y se concibe dividido en tres ramas:

- La primera enlra por el Valle de los Pedroches hastaCórdoba y desde ésta se dirige a Sevilla y Cádiz.pasando por Utrera. Jerez de la Frontera y El Puertode Santa Maria.

- La segunda se traza por el Valle del Genit. desdePalma del Rio hacia Ecija. pasando cerca de Estepa yOsuna. hasta Loja y Granada. Un ramal de esle traza­do llegaria a Anlequera y Málaga.

- La lercera. siguiendo el Guadalquivir hacia aguasarriba. enlaza Córdoba con Montoro. Andújar. Baeza yUbeda. ya en Jaén.

De esta manera. el proyecto planleaba la comunicaciónde las seis provincias andaluzas. con sus 39 ciudadesy 1.916.000 habitantes. En 1866 se inaugura la lineade Córdoba aunque con un recorrido distinto al delproyecto anterior: Alcázar de San Juán-Manzanares­Vilches-Córdoba.

En 1884 se aprueba el proyecto de nuevo trazado entrePuertollano y Córdoba. que con un presupuesto de 14millones de pesetas y 126.600 km de recorrido. acorta­ria en 94.5 km el tral.ado entre Madrid y Córdoba. Elrecorrido previsto parte de Puertollano. pasa porVentlllas. cuenca del rio Fuencalienle. Loma deVillanueva y acaba en la estacíón de Alcolea. aprove­chando el lral.ado existenle entre Alcolea y Córdoba.Esle proyecto ya profetizaba el actual "Nuevo AccesoFerroviario de Andalucia" [NAFA). aunque nunca sellegó a realizar. debido a su elevado costo.

En 1898 dos ingenieros. Ricardo García Meneses yJosé Torres. piden al Ministro de Fomento llevar acabo otro nuevo estudio del proyecto de ferrocarrilentre Puertollano y Córdoba por Fuencaliente. proyectoque es denegado. Varios meses después el mismo JoséTorres presenta otfa alternativa ferroviaria entrePuertollano y Córdoba. pasando por Conquista. pro­yecto igualmente rechazado por no estar completo elestudio.

En Julio de 1912 se declara de servicio general elferrocarril entre Puerlollano y Córdoba. Dos mesesdespués se convoca a concurso público. adjudicado aJosé Carbonell. Las condiciones de este concurso eran:

- Radio minimo de curvas de 400 mts.- Pendiente máxima de 15 milesimas.- Velocidad comercial de SO km/h.

Con su trazado esta linea acortaba en 90 Km el reco­rrido Madrid-Córdoba. lo que suponia una reduccióndel 20%.

En 1917 se produce la subasta de las obras que con­llevará problemas en la adjudicación. Será enDiciembre de 1927 cuando el Consejo de ObrasPúblicas apruebe la construcción definitiva del ferroca­rril Puertollano-Córdoba por el rio Jándula. Se iniciaráel recorrido en la estación de la Nava. siguiendo elcurso del rio Ojailén, rio Jándula. sigue el margenizquierdo del Pantano de Jándula. llegando hastaAndújar. donde utiliza la linea exislente hastaCórdoba. Las obras se iniciarán a buen ritmo. pero enJunio de 1936 la empresa encargada de llevarlas acabo declarará quiebra. despidiendo a los SOO trabaja­dores que tenia. Las obras se paralizarán en la con­Iluencia de los rios Fresneda y Ojailén.

Queda patente de tan azaroso historial la necesidad.sentida por los proyectistas ferroviarios, de construiruna linea que uniera Madrid con Andalucia eliminandoel cuello de botella del Desfiladero de Despeñaperros.linea de vía única sobre la que gravita la práctica tota­lidad del tráfico ferroviario entre Andalucía y el resto

7

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ALTERNATIVAS HISTORICAS DE CAUCE DE SIERRA MORENA

de España y en la que. desde principios de la décadade los 70. el tramo Santa Cruz de Mudela-LinaresBaeza está absolutamente saturado. Ello dio lugar aque se estudiase la postbtlidad de duplicar esta ,oa. Loaccidentado de la topografia. que hubtera extgtdo laconstrucción de un número importante de puentes ytúneles. la complicación geológica de los terrenos atra­vesados y. sobre todo. la circunstancia de que el traza­do. conslruido en el siglo XIX. para velocidades máxi­mas de 100-120 km/h. no permitiria la explotación avelocidades superiores. propias de finales del siglo XX.hizo plantearse otras altemalivas que definitivamentese concretan en 1979. dentro del marco del PlanGeneral Ferroviario. en las siguientes actuaciones:

- Cuádruple via enlre Madrid IAtocha) y Getafe.- Nueva linea con doble via entre Getafe y Parla.- Duplicación y mejora del trazado de la actual lineaMadrid-Badajoz entre Parla y BraY.alortas.- Construcción de una linea en doble via enlreBnll.atorlas yAlcolea de Córdoba.- Duplicación y mejora de trazado de la linea actual

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entre Alcolea de Córdoba y Córdoba.

Estas actuaciones tendrian como resullado la disponi­bilidad de una doble via electrificada y dotada de losmaximos adelantos en señalización y comunicaciones.apta para velocidades de 200 km/h.

En esa época. solamente los Ferrocarriles Japonesestenian en cxl'lotación una linea lel Tokaidol apta paracircular a velocidades superiores a 200 km/h Iconcre­tamente 210 km/hl Yen Europa circulaban algunostrenes. en determinados tramos de lineas existentes. ala velocidad máxima de 200 km/h.

Por ello. en 1979 se planteó la nueva linea Madrid­Córdoba apta para circular a 160-200 km/h con trenesconvencionales y con esta premisa se emprendieron losestudios. En el tramo Madrid-BraY.atortas. la actuaciónconsistiria en duplicar Irectificando el tral.adolla viaexistente. con el consiguiente tratamiento de infraes­tructura. drenaje. etc. y en el (ramo Brazatortas­Córdoba se iniciaron los estudios de trazado de una

TRAMO VILLANUEVA·ADAMUZ

nueva via doble. En ambos easos eon radio en plantade 2.300 m. apios para velocidades de 200 km/h. Y12.5 milesimas de pendiente máxima Ipara tráficomixto).

A lo largo de esos años en el mundo ferrm;ar;o inter­nacional se producen acontecimientos importantes.entre los que deben meneionarse:

- Inauguración de la ueva Linea Paris-Sud Est ypuesta en cireulación del TGY. que circula a 260 km/hy. posteriormente. a 270 km/h.

- Avanza la construcción de las nuevas lineas alema­nas Mannheim-Stultgart y Hannover-Würzburg. asicomo la experimentación deliren de alta velocidad ale­mán ICE.

- Continúa la construcción de la Direttisima Roma­Florencia y las pruebas del tren ETR italiano.

- Se prolonga la linea del Tokaido en Japón: comienza

la construcción de una nueva linea de alta velocidadParis-Atlantique en Francia.

Se publica el Acuerdo Europeo de Grandes LineasInternacionales de Ferrocanil IAGC). redactado por laComisión para Europa de las Naciones Unidas. cuyasrecomendaciones principales se resumen en el cuadro l.

LA LINEA DE ALTA VELOCIDAD

En Octubre de 1986. el gobierno toma la decisión deconstruir la nueva línea ferroviaria entre Madrid yCórdoba que mejora el enlace ferroviario Madrid­Se\;lIa para 1992. año de la Exposición Universal deSe\;lIa.

A la vista del rapidisimo y espectacular avance de lasvelocidades de explotación ferrm;aria y puesto que lavida de una infraestructura debe planificarse con ampli­tud de miras. se opta por proyeclar y construir la lineaMadrid-Brar.atortas-Córdoba. que pasa a denominarse

9

Nuevo Acceso Ferroviario a Andalucia ¡NAFAI. conparamelros de infraestructura de aUa velocidad. acla­rando que en terminologia de la U.I.C. ¡UniónInternacional de Ferrocarriles). ello significa la capaci­dad de admitir velocidades superiores a 200 km/h. loque implica. por otra pane. la ulili711ción de sistemas deseguridad y señali711ción no convencionales.

Los estudios previos de trazado (topograficos y geológi­co-geotécnicos) pusieron de manifiesto la bondad delcorredor existente Getale-Ciudad Real-Brazatortas. loque decidió a proyectar la nueva linea por este corre­dor. Asi el resuUado final de la operación seria susti­tuir la linea antigua entre Gelale y Brazatortas por unanueva linea de aUa velocidad. con las variantes de tra­zado necesarias para su adaptación a las nuevas velo­cidades de proyecto. Estas variantes se han realizado.

fundamentalmente. en los sigulenles lramos:

- Cruce del rio Tajo- Cuesta de Ablates- Cerro "Cruz de Piedra"- Malagón- Cruce del rio Guadiana- Varianie de Ciudad Real- Varianle de PueJ1ollano

Entre Bral.atortas y Alcolea. altralarse de una linea denuevo trallldo. existia libertad de elegir la tralll masapropiada. respetando los parametros minimos deradio en planta y pendiente en alzado. buscando fun­damentalmente la economia de las obras. Entre elpunto de arranque del nuevo trazado. en la estación deVeredas (Bwlltortasl y el de final. en la eslación de

TRAMO VILLANUEVA-ADAMUZ

10

A1colea hay una longitud en linea recta de 88.2 km. Lalongitud resultante de la linea de ferrocarril entre estosmismos dos puntos es de 102.7 km. Ello da idea de lopoco que se aparta de la linea recta el tra7.ado elegidopara cruzar Sierra Morena, en comparación con losotros trazados hislóricos reseñados [mapa pág. 81. Yque lógicamente no fueron pensados para AltaVelocidad. El trazado atraviesa la sierra de Alcudia.por Horcajo. y llega hasta las proximidades deVillanueva de Córdoba. todavia a cola superior a los600 melros. En estos 62 km que discurren entre lascotas 700 y 600. existen 5 túneles y 6 viaduelos. Es enlos 40 km siguientes. descendiendo Sierra Morena.donde se baja de la cota 600 a la 100. con necesidad

de 10 túneles y 10 viaductos y utilizando la pendientemáxima de 12.5 milesimas. Este fuerte condicionantehace que no existan posibles alternativas al trazado enesle tramo. salvo las tecnicas y económicas ya citadas.

finalmente. el 9 de Diciembre de 1988. el Consejo deMinistros toma la decisión de adoptar el ancho de viainternacional en la nueva linea de Alta VelocidadMadrid-Sevilla. Con ello aparece la necesidad de lasvariantes de Ciudad Real y Puertollano. el estableci­miento de una tercera via de ancho Renfe entre CiudadReal y Bra7.atortas para dar continuidad a la linea aBadajoz y Poriugal y la prolongación de la linea en AltaVelocidad y ancho internacional entre Córdoba ySevilla.

Parámetros de infraestructura de las Grandes Lineas Internacionales de ferrocarril. (AGC). CUADRO 1

.A BLINEAS NUEVAS

B, B,Líneas eKistentes Destinadas Destinadas

y Uneas a exclusivamente al transportemejorar al transporte de viajeros y

y reconstruir de viajeros mercanclas

1. Número de vlas ... 2 2

2. Gálibo de material UIC' B UIC CI UIC CI

3. Entre eje minimo de vías 4,0 m 4,2 m 4,2 m

4. Velocidad mínima de definición 160 Km/h 300 Km/h 2S0 Km/h

5. Masa autorizada por eje

locomotora (s200Km/h) 22,St ... 22,St

Automotores y ramas (:5300 Km/h) 17t 17t 17t

Coches 16t ... 16t

Vagones S100 Km/h 20t ... 22,St

120 Km/h 20t ... 20t

140 Km/h 18t ... 18t

6. Masa autorizada por metro lineal 8t --- 8t

7. Tren tipo para el cálculo de puentes UIC 71 ... UIC 71

8. Pendiente máxima ... 35 mm/m 12,5 mm/m

9. Longitud mínima de andenes de grandesestaciones 400 m 400 m 400 m

10. Longitud mínima de las vias de alcance 750 m ... 750 m

11. Pasos a nivel ninguno ninguno ninguno

AGC =Acuerdo Europeo de Grandes Lineas Internacionales de Ferrocarril

'UIC = Unión Internacional de Ferrocarriles

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Geometría del Ejeen Planta

LAS CURVAS. CONCEPCION TEORICA.

La concepción geometrica del trazado en planla de unalinea de ferrocarril es un fcnómeno complejo en cl quejuegan un importante papel tanto el tipo de tráfico alque se destina como la velocidad de explotación. Parafacilitar la comprensión de tal problemática se desarro­Uan a continuación. de fomla resumida. los aspectosmás importantes que lo condicionan y que se han teni­do en cuenta en el proyecto de la nueva linea Madrid­Sevilla en condiciones de Alta Velocidad.

La seguridadEs sabido quc un vehiculo al circular por una curva estásometido a una aceleración (llamada cenlrifuga) y. enconsecuencia. a una fuer/2. cuya dirección es la nommlprincipal a la curva. sentido hacia el exlerior y valordirectamente proporcional a la masa del vehiculo y alcuadrado de la velocidad e inversameme proporcionaJ aJradio de la curva. EUo significa que un mismo vehiculoque circula a una velocidad está sometido a una deter­minada fuma transversal. la cuaJ se cuadruplica si seduplica la velocidad. que se multiplica por 9 si se tripli­ca la velocidad. elc. E le hecho ticne importames reper­cusiones tanto en la seguridad como en la comodidaddel viajero. aspectos que se anali7..an a continuación.

La fuer/l1 transversal que se ejerce sobre un vehiculoferroviario. se transmite íntegramente a la via a travésdel rozamienlo de la Uanta con el carril (que. al scrambos de acero y de supcrficie muy regular. es muybajol y. sobre todo. de la pestalla de la rueda. Así pues.por el hecho de circular en curva. se ejerce sobre la ,oaun esfuerzo transversal que tenderá a desplazarlatransversalmente. lo que se conoce como el fenomenodel ripado.

Además. por el hecho de circular un eje sobre una ,oalen recta o en cu,,'a) se producen también esfuerzostransversales sobre ésta. cuyo valor depende del esta­do geométrico de la via. de la velocidad y de la cargadcl eje. La medida de estas fuerzas ha tenido quehacerse experimentalmente ya que el fenómeno mecá­nico es muy complejo.

La via ha de ser capaz de soportar el efecto de ambosesfuerLOs transversales. Como su resislencia es fun­ción de los elememos que la constituyen (carriles.sujección. traviesas y bajastal y de su grado de asenta­miemo 19rado de bateo y toneladas que han circuladopor eUa y que la han ido consolidando). es e,"deme quela fuma centrifuga ha de limitarse por esta condiciónde ripado.

Un segundo motivo por el que ha de limitarse la fUCl7l1centrifuga es el debido a la pOSibilidad de descarrila­miento de un vehículo ferroviario. el cual se producecuando la pestaña de la rJeda remonta el carril. Paraaclarar el fenómcno. supóngase que. por cualquier cir­cunstancia ¡alabeo de la vía. movimiento verUcalascendenle de la rueda provocado por alguna causafonuita. ctc). la llanla de una rueda no reposa sobre elcarril: la carga venical de la rueda hará que ésta des­cienda hasta volver a apoyar sobre el carril y no ocurri­rá nada. Pero si existe un efecto que impide que vuel,-aa apoyar. puede ocurrir el descarrilamiento. Este efectopuede estar causado por una fuerla transversal lIacentrifuga por ejemplol que. en virtud del ro711miemoentre pestaña y borde interno de la cabeza del carril.impida que la rueda descienda hasta apoyar la Uantasobre el carril: de esta manera se inicia el fenómenodel descarrilamiento: esta es una primera aproxima­ción eslática (el fenómeno es dinámico y muy complejo)que no tiene en cuenla. por ejemplo. el ángulo de ata­que de la rueda sobre la ,oa ni que el esfuerzo horizon­tal ha de estar aplicado el tiempo suficienle para quela rueda remonte el carril. pero que pemlite sacar con­clusiones y entre ellas una importante: Salvo paravagones de mercancias descargados. se alcal17l1 antesel limite de ripado de la ,oa que el de descarrilamiento.

Un tercer fenómeno que podria limitar la fUer7l1 centri­fuga es la posibilidad de vuelco. Con ancho de viaU.l.C. la base de sustentación es de 1.5 m: aunque elvehiculo tuviera el centro de gravedad allo 12.25 msobre el plano de rodadura). un cálculo sencillo perrni­le comprobar que solo puede volcar con una fuerlalransversal superior a la lercera parte de su peso. Peroello. supondria para un viajero el verse sometido a una

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Condiciones de seguridad yconfort en relación con la velocidad y el radio de la curva

Radio ert m¡

5000

FIG. 1

4000

3000

CondICión deSegundad

CondlClon de2000 Conlort

1000

Velocidad en Kmlh

100

FUe"le . J A¡as

200 300 400 500

fuerla lateral Icenlrifuga) del orden de la tercera partede su peso. es decir. unos 25 kg. Yesto es c1aramenleincompatibte con el nivel exigido de comodidad.

La comodidad del viajeroLos movimientos y fuer/lls a los que esta sometido unviajero juegan un papel muy importante en relacióncon su comodidad. Para un viajero sentado. la mayorincomodidad proviene de las fueri'..as variables. y de sufrecuencia. siendo mas sensible a las que soporta ensentido transversal. algo menos a las longitudinales ymenos aún en sentido vertical. Sin embargo. un viajerode pie es mas sensible al valor de las fuer/lls y a lavelocidad con que eslas aparecen: en el plano horizon­lal len el que inten"ene el equilibrio) los valores de lasfuel7.as admitidas por el '"ajero son más elevados queen verticallpor ejemplo. en un cambio de pendientel enel que actúan a nivel visceral y pueden provocar sensa­ciones de nausea.

Fruto de estas consideraciones y de experiencias reali­zadas con personas a las que se ha sometido a diver­sas aceleracioncs. son las limitaciones recogidas porJ. Alias en sl1libro La Vote Ferrée (2' edición).

t4

Como consecuencia de los condicionantes hasla aquimencionados se hace necesario limitar la fuerla cenlri­fuga en las curvas. lo que implica en consecuencialimitar inferiormente su radio para poder circular auna detem1inada velocidad. En eltwlldo de la nuevalinea Madrid-Sevilla se ha adoptado una limitación dela aceleración transversal de 0.65 mis'. lo que havenido condicionado por la necesaria comodidad delviajero.

EL PERALTE

Para disminuir los esfuerlos transversales se dota deperalte a las '"as en curva. El peralte consiste en ele­var el carril exlerior de la curva. con lo que se inclinael plano de rodadura (y el suelo del vehiculol. Su valorleorico IHt) se consigue cuando la resultante del pesoy de la fuerla centrifuga es perpendicular al suelo delvehiculo y se deduce de la fómlllla Hl = 11.8 x y2 IR(para ancho U.I.C.). siendo lit la elevación del carrilexterior en mm. V la velocidad en kmlh y R el radiode la curva en m. Si se diera a la via el peralte leóricoen cada curva. el viajero no sentiría la fuerza centrifu-

..

ga. aunque si un ligero-inapreciable-aumento de supeso.

Sin embargo. no siempre puede darse a la via el peral­te teórico. El peraILe se limita a valores próximos aldécimo de la anchura del camino de rodadura 11.5 mpara ancho de ',a U.J.C.). es decir. ISO mm. aunquepara deternlinadas lineas de trafico puro. por las queno circulan trenes lentos. alcaní'..8 a veces los 180 mm(por ejemplo. en la linea Paris-Sud Esl).

Ramnes por las que ha de Iimilarse el peralte son:

- Fuertes peraILes hacen que las cargas verticales de larueda correspondiente al carril e'1erior (rueda de guia­do) se reduzcan en el caso de circulaciones a baja velo­cidad. propiciandose el descarrilamiento. especialmen­le si un alabeo de la via provoca una disminuciónsuplementaria de las cargas.

- Los trenes lentos (normalmente pesados) provocandesgasles importantes en el carril bajo. si el peralte esexcesivo.

- Si un tren se detiene en una curva podria producirseun desplal.amiento de carga (o representar una inco­modidad para el "ajero. que se sentiria sobre un sueloindinadol.

- El arranque podría dificultarse por falla de pesoadherente en las ruedas exteriores. que patinarian.

- En el caso de un bateo de via a baja temperatura.podria producirse un desplal.amiento de la ,'a hacia elinterior de la cun'a.

Limitaciones de la aceleración transversal

- Finalmente. el propio mantenimiento de un peralteexcesivo se hace impracticable.

Para una circulación. la diferencia entre el peralte teó­rico que le corresponderia (función. como hemos ,'sto.del cuadrado de su velocidad) y el peralle que realmen­te se ha dado a la ',a se llama insuficiencia de peraILe.que representa. por tanto. lo que habria de aumentar­se el peraILe existente en vía para obtener el peraILeteórico: st la difcrencta es negativa (lo que puede ocu­rrir para bajas velocidadesl. se dice que el tren ctrculacon exceso de peraILe.

En el caso de una ',a con tranco mL'to y. por tanto.con circulaciones a diferentes "elocidades. los trenesrapidos circularan con insuficiencia de peralte y lostrenes lentos con exceso de peralte.

La insuficiencia o exceso de peralte es. en realidad.una manera de medir la componente transversal de lafuerza centrifuga que actúa sobre vehlculos y viajeros.La proporcionalidad entre Ht y la fuerza centrifugapennite deternlinar la fuerza transversal Iparalela alplano de rodadural que actúa sobre el viajero. demanera que si se circula con una insuficiencia deperaILe I (mm). el producto de la fuerla centrifuga porel cociente I/Ht. proporciona el valor de dicha fUeJ7.atransversal y. por tanto. no compensada. que es laque empuja al viajero transversalmente hacia la ven·tanilla o el pasillo.

Los limites adoptados para el NAFA. que se hanexpuesto anteriomlente. son precisamente los corres­pondientes a la aceleración no compensada.

CUADRO 2

Aceleración transversal (m/s 2¡ Variación de aceleraciónConforl transversal (m/s3

)Viajero sentado Viajero de pie

Muy bueno 1 0,85 0,30

Bueno 1,2 1 0,45

Aceptable 1,4 1,2 0,70

Aceptable excepcionalmente 1,5 1,4 0,85

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Rádio Mínimo (m)Tramo Longitud de Transición (m)

Normal Excepcional

Norte 4.000 - 360

Sur 3.200 2.300(")

280

Parámetros del trazado en planta

(') TramoVlllanueva-Adamuz, de gran complicación topográfica, apto para 225 Kmih

CUADRO 3

I

1

j

RELACIONES RADIO. VELOCIDAD Y PERALTEEN EL N.A.FA

El resultado de las consideraciones expuestas antelior­mente es que si se limita la aceleración (o su equiva­lente. la fuma) no compensada que actúa sobre el via­jero y el peralte. para una velocidad máxima de circu­lación será necesario un radio mínimo; si el radio essupelior. pod,,; disminuirse el peralle manteniendo laaceleración no compensada [es decir. el grado decomodidad dei '"ajero).

En el cuadro nº 4 se muestra una di\~sión de la línea portramos homogéneos según el radio minimo adoptado.

Según puede observarse. un 63% de la longitudMadrid-Sevilla corresponde a tramos donde se haadoptado un radio minimo de 4.000 m. Este valor sólose ha reducido en tramos de orografia dificil o en tra­mos próximos a áreas urbanas donde está prevista laparada de los trenes.

Asi. lo accidentado del terreno entre Brazatortas yAtcolea. paso de Sierra Morena. ha llevado a adoptaren esta parle del trazado radios minimos de 3.200 m(72 km) Yde 2.300 [30 km).

En el citado cuadro nO 4 se indican las velocidadesmáximas que pueden alcanzarse en cada tramo.teniendo en cuenla los valores del radio minimo yperalle adoptados y considerando una aceleraciónsin compensar de 0.65 m/sg> que permite un ade­cuado confort para el viajero. Para cada tramo seindican las velocidades posibles en tres supuestos de

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explotación. El primero corresponde al inicialmenteprevisto. con un peralte máximo de 140 mm. Elsegundo y el tercer supuesto corresponden a situa­ciones de explotación fuluras en la alternaliva deutilizar la linea para trafico mixto o exclusivo de via­jeros.

Para tráfico mixto se han supuesto los siguientes pará­metros:

- Velocidad máxima de mercancias 140 km/h.- Exceso de peralte 85 mm.- Peralte máximo 140 mm.- Insurtciencia de peralte 100 mm.

Para trafico exclusivo de viajeros se han supuestoparámetros análogos a los del TGV-Atlántico:

- Peralle máximo I80 mm.- Insuficiencia de peralle 85 mm.

En estos dos supuestos se da la circunstancia que el63% de la linea. con radio 4.000 mo supelior. tendliauna velocidad máxima de 280 km/h para tráfico mLxtoy de 300 km/h para tráfico exclusivo de viajeros. ysolamente un 6.4% de la linea. incluyendo estaciones.tendria velocidades máximas inferiores a 160 km/hpara lráfico mixto y a 200 km/h para tráfico exclusivode '"ajeros.

Hay que indicar que los restantes factores que puedencondicionar la velocidad de circulación. instalaciones.longitudes de transición. etc.. eslán diseñados paraque puedan alcanzarse estas velocidades.

LAS CURVAS DE TRANSICION

El paso entre alineaciones rectas y curvas lo entre cur~

vas de distintos radios) no debe ser brusco por 2 razo~

nes fundamentales:

~ La primera porque apareceria lo desapareceria) brus~

camente la fuer/.a centrifuga y el viajero es muy sensi~

ble a estos cambios demasiado nipidos (y el liquidocontenido en una 1a71l también. lo que no debe olvidar~

se. pues en los trenes de calidad el usuario dispone decafeteria o restaurante).

~ La segunda. porque si la curva tiene peralle. éste nose puede dar bruscamente en el punto de tangenciaentre recta y alineación circular: habria que elevar pro~

gresivamente un carril sobre el otro. Por estas causases necesario introducir las llamadas cun'as de transi­ción.

Las curvas de transición utili/.adas en el NAFA hansido de tipo c1otoide. que tiene la propiedad de que su

Velocidades máximas de explotación

curvatura varia proporcionalmente con la longitud entrerecla y curva circular y. por tanto. para velocidad uni~

fomle. se consigue que la fuerla centrifuga aparezcatambién de manera uniforme. El peralte también sehace variar proporcionalmente a lo largo de su longitud.La comodidad del viajero exige que la fum.a lransver~

sal no compensada que sufre al entrar en una curvaaparezca lentamente. por lo que. dependiendo de lavelocidad. habni de darse una longitud minima a lascurvas de transición.

También ha de limitarse la rapidez de aparición delperalle para controlar el movimiento de rotación queaparece (el \;ajero nota que se inclina al pasar de unarecta sin peralte a una curva con perallel.

Todas estas razones exigen que las curvas de transi~

ción tengan una longitud mínima. que depende. natu~

ralmente. de la velocidad de los trenes más rápidosque circulan. En el NAFA. por ejemplo. para curvasde radio 4000 111 se han proyectado curvas de lransi~

ción Iclotoidesl de 360 111.

CUADRO 4

r- --

VELOCIDAD VELOCIDAD fUTURA DE EXPLOTACIONTRAMO LONG. TRAMO RMIN PERALTE INICIAL DE CON MEJORA DE PERALTES

(km) (m) (mm) EXPLOTACION TRAfiCO EXCLUSIVOTRAfiCO MIXTO DE VIAJEROS

ATOCHA ~ Sta. CATALINA 5,7 <1.500 110 <160 <160 <184

Sta.CATAUNA~GETAfE 13.3 2.300 140 216 216 230

GETAfE •CIUDAD REAL 151,5 4.000 115 270 286 300

CIUDAD REAL 7,5 2.000 125 195 195 212

CIUDAD REAL ~ PUERTOl.lANO 28,7 4.000 115 270 286 300

PUERTOLLANO 7,4 <800 120 70 70 135

PUERTOLLANO· BRAZATORTAS 14.8 4.000 115 270 286 300

BRAZATDRTAS· VILLANUEVA 57,5 3.200 135 252 255 270

VILLANUEVA . ADAMUZ 30.3 2.300 140 216 216 230

ADAMUZ· ALCOlEA 14,9 3.200 135 252 255 270

ALCOlEA· CORD06A 9,7 1.250 140 160 160 168

CORD06A •ALMODOVAR 18,1 4.400 100 272 300 300

ALMOOOVAR 10 2.800 115 225 238 250

ALMOOOVAR •LORA 40,6 4.000 115 270 286 300

LORA 5,7 3.400 120 251 263 278

LORA· MAJARABIOUE 42,2 4.000 115 270 266 300

MAJARABIOUE •SEVILLA 7,5 <2.0<X> 105 <195 <195 <212

17

Alzado

LIMITACION DE PENDIENTES

La capacidad de lracción de ias iocomoioras existenteshoy dia obliga a limitar las pcndicnles de ias iineas deferrocarril. En ias lineas de trafico puro de viajeros iaspendienles de las nuevas lineas construidas Hegan alas 35 milesimas en la Paris-Sud Esl. Sin embargo. enlas lineas de tráfico mixlo. para no limilar la capacidadde carga a valores poco rentables desde el punlo devisla de la explolación. las pendicnlcs han de ser fOrlo­samente más reducidas. En la Direltissima Roma­Ftorencia las pendientes eslaban limiladas a las 8 y 10milésimas. Las nuevas líneas de tráfico mLxto construi~

das en Alemania limilan su pendiente a las 12.5 milesi­mas.

Este es un parámelro muy imporlante para el coste deun trazado. sobre todo en zonas de topografía acciden­lada. ya que su limilación obliga a la conslrucción deimporlanles lúneles (al no poder remanlar las monta­ñasl y viaductos (al no poder descender a los vaHes).

En el NAFA se ha adoplado la pendienle máxima de12.5 milesimas recomendada por el Acuerdo Europeode Grandes Lineas Internacionales de Ferrocarril (AGCIpara las nuevas lineas de trafico mixlo. Si en el lramoGetafe-Córdoba diferenciamos el cruce de SierraMorena del reslo del tral.ado. vemos que. en el primercaso ha habido que emplear pendientes de 12 o 12.5milesimas en el 70% del recorrido. mientras que en el

Relación de rampas ypendientes más importantes

P.K. SITUAClON TIPO ....ALOR LONGINICIAl. (mlIéSllTlaS) (enllm.¡

46 PANTOJA RAMPA 12 350 VllLASECA DE LA SAGRA PENDIENTE 12 362 RIOTAJQ RAMPA \2,5 1886 MORA RAMPA 12 295 LOS VE8ENES RAMPA 12 2

114 URDA RAMPA 12 3133 El EMPERADOR PENDIENTE 12,54 11163 Rla GUAOIANA RAMPA 12 2174 POBLETE PENDIENTE 12 3182 RIOJABAlON RAMPA 12,5 4202 ARGAMASlltA DE CALATRAVA RAMPA 12 3230 VEREDAS RAMPA 12 3

segundo caso. el empleo de pendientes máximas noHega al 25% del trazado. En el cuadro n' 5 se relacio­nan las rampas y pendienles mas imporlantes en todoel trazado. significando que. excepcionalmenle. en unalongitud de 900 m. hubo que aceplar una pendienle de14.94 milesimas para resolver una dificultad de lraza­do entre una estación y un túnel situados en un tramocon pendiente de 12.5 mi!esimas.

TRANSICIONES ENTRE PENDIENTES

En las zonas en que el tral.ado pasa de una pendientea aira diferente. esla transición no puede hacersebruscamente: por eHo se intercala una curva en alzadoque haga el cambio de pendienle gradual: esla curvapuede ser circular o parabólica,

De todos es conocida la sensación que se produce enun automóvil en cambios de rasante bruscos: esta sen­sación proviene de la aceleración (fuerza) centrifugaque aparece en el sentido vertical (que depende delcuadrado de la velocidadl. Una vez mas. razones decomodidad exigen Iimilar esta aceleración. Valoreslimites del orden de 0.2 mis' hasla 0.6 mis' (lineaParis-Sud Est) son recomendados por la U.l.C. En elproyecto del NAFA se han considerado valores de0.2 mis' a 0.3 m/s2 lo que se consigue con el empleode curvas circulares verlicales de 24.000 ma 16.000 mde radio respectivamente.

CUADRO 5

P.K. 5ITUACK:lN TIPO VAlOR LONG,INICiAl 1-' (eflk:m,)

242 VENTA DE LA INES RAMPA 12 6248 HORCAJO PENDIENTE 12,5 15263 CONQUISTA RAMPA 12 4270 SIERRA MORENA RAMPA 12 3274 SIERRA MCRENA RAMPA 12 2277 VILLANUEVA DE CORDOBA PENDIENTE 12 7289 SIERRA MORENA PENDIENTE 12 2291 SIERRA MORENA PENDIENTE 14,94 0.9292 SIERRA MORENA PENDIENTE 12,5 2295 SIERRA MORENA PENDIENTE 12 22319 ADAMUZ PENDIENTE 12,5 10

19

Perlillongiludinal dellramo Madrid-Córdoba FIGURA 2

PARLA700 GETAFE

MADRID.. ... ~ VllLASECA~

500

~400" o " 15 10 25 JO 35 4<) " so

KllOMETROS

MASCARAQUE MORA YORGAZ.. ABLATES

700..AlGODOR

LA SAGRA500

400

" 55 '" " 70 " '" 85 00 " 100

URDA El EMPERADOR

lOSYEBENES

"'" MALAGON100..500

400100 lO' 110 115 110 '25 lJO .35 ,4<) '" .so 155

"'" ICALATRAVA PUERTOlLANO

CIUDAD REAL100..

tV1AOUCTOOEl~500

400'55 '''' ". 170 175 '"O 185 '00 ". 100 'lO

20

OESMONTES-, flnL DE LAGARGANTA

fLNEL DE t()RCAJ()

TttIfL VENTA DE LAH,S12"'-1l'I6km.

VlAllOCTO """"

VIADUCTO DE LA GAAGNfTARElilHOS

TltIfl~REDAS

SRAZATORTASPUERTOlLANO

600

JOO295'"

VIADUCTO WATAPUERCAS I

T WATAPlIER;,.s I

VIADUCTO VENTA DE LOSL~

'"

'" '" '" '" ,~ '"TUNEL PIEDRA DE LASA.l

TUNEl DE LOS cAÑOSTUNEL PIEDRAS Ell.ANCAS

.,.TUNEl DEl VAlLE

CONQUISTAi12.5%0 l1l'I15 km. I

7" /

600

..

..,

JOO

,.,'" '"

JOOI_~_~__~ ~_~_~-.i210 21S

JOO

,., Vl.IlllX:TO~LES

." VIADUCTO COATACEOOS I

VIADUCTO COATACEROS 11

•JOO J05 ". 3" 320

AlCOlEA

VIADUCTO DEL GlJAl)ALMEllATO

330

CORDOSA

21

La SecciónTransversal

Siguiendo las reromendaciones del AGC se ha proyec­tado la linea para que pueda circular por ella malerialde gálibo GC definido por la U.J.C. de 3.15 m deanchura por 4.65 m de allura. Este gálibo permitetransportar conlenedores de 8' (2.438 mi de ancho y9'6" 12.896 mi de allura. cargados sobre platarormasnormales. asi como camiones y semiremolques de2.5 m de ancho y 4 m de allura sobre vagones deplalarorma rebajada.

Gálibo en una sección de túnel

El gálibo del material es el que define la enlrevia enlineas ordinarias. Pero en lineas de alta velocidad hade lenerse en cuenta las variaciones de presiones quese producen en el cruce de lrenes. Es este un proble­ma aerodinámico complejo. más patente en el caso delos luneles. que puede provocar sensación de incomo­didad e incluso de dolor fisico en el oido de los viajerosleI órgano del oido es muy sensible a las variaciones depresión y no sólo rrenle a su variación absoluta sino a

FIGURA 3

....1-455 -

...láZL 1575 :.

:>l.., :)..L 4 ..

?,.--r{'

·1/,

~ )'t;

BARANDILLADE SEGURIDAD

23

TRAMO VILLANUEVA-ADAMUZ

la rapidez con que se produce esta valiaciónl. La limi­tación de eslos efectos de presión exige disponer deuna lámina de aire suficiente entre vehiculos que secruzan, lo que define una separación de vias. en elcaso de una doble vía (como en el NAFA). supelior ala estlicta definida por consideraciones geoméllicas.

La nueva línea Pans-Sud Est se ha construido con unentreeje de vias de 4.2 m: las nuevas lineas alemanasde alta velocidad se han construido con enlreeje de 4.7m. En la linea del NAFA. basándose en la experienciafrancesa y con el fin de mantener la misma lámina deaire en el cruce de los distinlos tipos de lrenes. se deci­dió aumentar la separación entre ejes en la distanciaque se deduce de la comparación de gálibos. pasando

24

de 4.2 a 4.3 m. separación suficiente para no provocarmolestias en el viajero aun en el caso de cruce de tre­nes de alta velocidad (cerrados) con trenes ordinalios(de ventanillas practicables).

La expeliencia inglesa Idesde 1976 circulan. en buenaparte de sus lineas principales. trenes diesel a 200km/h) demoslró que valios de los lúneles heredadosdel pasado que cumplian correctamente las funcionestradicionales de la explolación y conselVaeión ferrovia­ria. hacían incompatible su transito. a la indicada velo­cidad. con un minimo de confort auditivo. De formaque. en ellos. hubo que limilar la velocidad para que lasmáximas variaciones de presión (que son las que pro­ducen las molestias auditivas) no sobrepasaran unos

ciertos limite (variaciones. en tres segundos. inreno­res a tres kilopascalesl.

Los japoneses pusieron en se'oeio en 1964 su plimeralinea de aita velocidad 1210 km/h) con túneles cuyasección libre es de 60 m'. Bastante importante si secompara con las secciones tradicionales de los túneleslpor ejemplo. en España. según una orden ministelialdel MOP del año 1949. los de via doble tienen una sec­ción de 47 m'. muy similar a las de otros paises). Noobstante los japoneses decidieron hacer sus trenesprácticamente estancos lal paso por los túneles. inelu­so. se cierran automáticamente los conductos del aireacondicionadol. con lo cual las valiaciones de presiónllegan muy atenuadas al interior del tren y. por lotanto. a los viajeros.

Pero. seguramente. la experiencia europea que maspodlia olientar sobre la correela definición de la sec­ción de los túneles del tramo 8razatortas·Córdoba erala de los ferrocarriles italianos. especialmente en sulinea Roma-Florencia. En efecto ambas lineas lo sonpara tranco mixto de viajeros y de mercancias. convelocidades supeliores a los 200 km/h. Pues bicn. enla linea Floma-Florencia. en tres fases sucesivas de lasobras. en virtud de reconsideraciones sobre la veloci­dad maxima admitida. se ha ido paulatinamente

Sección tipo de la plataforma

(') ENTRE MADRID YBRAZATORTAS

aumentando la sección de los túneles. pasando de 54 a61 ya 66 m'. respectivamente. este último valor consi­derando una velocidad máxima de 250 km/h. estandoactualmente previsto llegar a los 75 m' en las nuevaslineas italianas. diseñadas ya para una velocidadmaxima de 300 km/h.

Las lineas ferroviarias de aita veloeidad Paris-Lyon1270 km/h) y Palis-AlIantico. recientemente inaugura­das con velocidades de 300 km/h. son lineas especiali­zadas en el trafieo de viajeros y los trenes no sonestaneos. Hay un túnel. de 71/m' de seeción. en lasegunda de las lineas mencionadas y ninguno en laplimera.

Otra referencia importante es la de los túneles de laslineas alemanas Hannover-Wúrzburg y Mannheim­Stullgarl. también para trafico mixto y velocidadesmaximas de 250 km/h. Los túneles de estas lineas tie­nen 82 m' de sección libre.

Un estudio lo mas minucioso posible. en relación conlos plazos disponibles. de todas las expeliencias señala­das. asi como de los trabajos técnicos y expelimentalesrealizados por la Unión Internacional de Ferrocanliles.junto con una ponderación de alguno de los parametrosimportantes de los trenes que. potencialmente. circula-

FIGURA 4

TORAE DEELECTRlFICACIOO

25

rian por eSla linea lIa adjudicación de los cuales no seprodujo hasta el mes de Marzo de 1.9891. aconsejó fijaren 75 m' la sección libre de los túneles del lramoBrazatortas-Córdoba. Esta sección penmitirá. ademásde hacer frente de fonma satisfactoria a los efectos aero­dinámicos potenciales. disponer de espacio suficientepara instalar la catenaria. paseos.... En efecto. conpaseos (espacio entre gálibo y hastialesl de un metro. yaltura de 7 metros en la vertical del hilo de contacto.resultaria una sección libre del orden de 68 m'. Elexceso sobre este minimo Idel orden del 10%1 se pro­yecta exclusivamente para hacer frente a los efectosaerodimimicos previsibles.

Definida la entrevía de 4.3 m. y planteada la necesidadde disponer de una canaleta para conducciones a cadalado de la platafonma. se ha definido la geometria deésla. con paseos de servicio que permitan accederjunto a las vias al personal de mantenimiento de via

Sección tipo sobre viaduclo

(naturalmente. sin circulación por la via contigual. ylas correspondienles cunetas para drenaje (en caso deser necesarias).

En el NAFA Sur IBrazatortas-Córdobal. donde la vclo­cidad maxíma podrá ser de hasta 270 km/h. se ha con­siderado suficiente una platafomla de 12_7 m: en elNAFA Norte (Madrid-Brazatortas) cuya velocidad má.xí­ma de explotación podrá ser de 300 km/h. y quc discu­rre por terrenos de topografia más favorable (no existeningún túnel en este trayectol. se ha diseñado una plata­fonma de 13.3 m. ampliando los paseos en 30 cm.

La platafonma considerada en los viaductos ha sido de11.6 m de anchura IFig. 51. que cumple con las reco­mcndaciones de la U.I.C. relativas a puentes paragrandes y altas velocidades. El paso dc cablcs parainstalaciones de seguridad y comunicacloncs se realizaa lo largo de los paseos de servicio.

FIGURA 5

0.20 0.95. 0.66, ,

5,80

3.99

11,60

5.80í

• • •o

/ '" ¡ ~T 020 'T.---- ~ ~

l

\L

26

E M P R E S A S e o L A B o R A D o R A S

08RA CIVIL

AGROMAN

AZVISA

COMSA

CUBIERTAS y MZOV

DRAGADOS y CONSTRUCCIONES

IMPRESIT

ENTRECANALES y TAVORA

FERROVIAL

FOMENTO DE OBRAS Y CONSTRUCCIONES

GUINOVART

HUARTE

TECSA

VIAS y CONSTRUCCIONES

CONTROL DE CALIDAD

CIDE

EPTISA

EUROCONSULT

EUROCONTROL

EYSER

GEOTEYCO

INITEC

INOCSA

INTECSA

INTEMAC

INYPSA

CEMOSA

SERELAND

TECNICAS REUNIDAS

TECNOS